Viện nghiên cứu RIKEN của Nhật Bản sắp mở rộng năng lực tính toán khoa học. Sự thay đổi này đến từ hai siêu máy tính mới được trang bị phần cứng thế hệ Blackwell mới nhất của NVIDIA. Được công bố tại SC25, các hệ thống này được thiết kế để hỗ trợ tham vọng ngày càng tăng của quốc gia này trong lĩnh vực nghiên cứu dựa trên AI, điện toán hiệu năng cao và công nghệ lượng tử, và sẽ tích hợp tổng cộng 2.140 GPU NVIDIA khi chúng chính thức đi vào hoạt động vào mùa xuân năm 2026.

Trong nhiều thập kỷ, siêu máy tính đã đóng vai trò trung tâm trong các lĩnh vực như mô hình hóa khí hậu, khám phá thuốc và khoa học vật liệu. Các máy RIKEN mới tiếp tục hướng đi đó, nhưng tập trung vào quy trình làm việc khoa học được tăng tốc bởi AI và các phương pháp lượng tử-cổ điển lai, những lĩnh vực ngày càng trở nên quan trọng khi các nhà nghiên cứu hướng tới các mô phỏng phức tạp hơn.

Một sự thúc đẩy lớn cho khoa học do AI thúc đẩy

Hệ thống đầu tiên trong hai hệ thống tập trung vào AI cho khoa học và sẽ triển khai 1.600 GPU NVIDIA Blackwell sử dụng nền tảng GB200 NVL4. Tất cả các thành phần được kết nối thông qua mạng InfiniBand Quantum-X800 băng thông cao của NVIDIA, cho phép các nhà nghiên cứu đào tạo các mô hình AI khoa học quy mô lớn và chạy các mô phỏng quy mô lớn nhanh hơn trước.

Theo RIKEN, máy sẽ được sử dụng trong khoa học sự sống, nghiên cứu vật liệu, dự báo thời tiết và khí hậu, quy trình sản xuất và tự động hóa phòng thí nghiệm. Đây là những lĩnh vực mà mô hình hóa dựa trên AI ngày càng trở nên thiết yếu. Những khối lượng công việc này thường liên quan đến việc phân tích các tập dữ liệu khổng lồ hoặc chạy các mô phỏng được hưởng lợi từ hiệu suất tăng tốc của GPU.

“RIKEN từ lâu đã là một trong những viện khoa học lớn nhất thế giới, và ngày nay, viện đang dẫn đầu một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực điện toán”, Ian Buck, phó chủ tịch phụ trách siêu quy mô và HPC tại NVIDIA, cho biết. “Cùng nhau, chúng tôi đang giúp Nhật Bản xây dựng nền tảng cho sự đổi mới sáng tạo mang tính quốc gia, thúc đẩy những đột phá để giải quyết những thách thức khoa học và công nghiệp phức tạp nhất thế giới.”

Xây dựng tương lai lượng tử của Nhật Bản

Cỗ máy mới thứ hai được dành riêng cho nghiên cứu điện toán lượng tử, với 540 GPU NVIDIA Blackwell cùng kiến trúc GB200 NVL4 và mạng Quantum-X800. Thay vì hoạt động như một máy tính lượng tử, hệ thống này sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển các thuật toán lượng tử, mô phỏng lai lượng tử-cổ điển và phần mềm cần thiết để làm cho phần cứng lượng tử hữu dụng hơn.

Những hệ thống như vậy ngày càng được sử dụng như "cầu nối" giữa các máy tính hiệu suất cao hiện tại và các bộ xử lý lượng tử mới nổi. RIKEN kỳ vọng máy tính này sẽ giúp các nhà nghiên cứu tinh chỉnh các phương pháp mô phỏng và thử nghiệm các thuật toán trước khi Nhật Bản tích hợp máy tính lượng tử vào sản xuất trong những năm tới.

Ông Satoshi Matsuoka, giám đốc Trung tâm Khoa học Tính toán RIKEN, cho biết: "Việc tích hợp nền tảng điện toán tăng tốc NVIDIA GB200 NVL4 với các siêu máy tính thế hệ tiếp theo của chúng tôi là một bước tiến quan trọng cho cơ sở hạ tầng khoa học của Nhật Bản". Ông nói thêm rằng nền tảng thống nhất này sẽ "cho phép các nhà nghiên cứu khai phá và đẩy nhanh các khám phá" trong cả lĩnh vực khoa học và công nghiệp.

 Một phần của nỗ lực lớn hơn hướng tới FugakuNEXT

Các hệ thống này cũng sẽ đóng vai trò là nền tảng phát triển cho FugakuNEXT, sản phẩm kế nhiệm siêu máy tính Fugaku do Fujitsu và RIKEN chế tạo. Được công bố vào đầu năm nay, FugakuNEXT sẽ sử dụng CPU MONAKA-X sắp ra mắt của Fujitsu kết hợp với công nghệ NVIDIA thông qua NVLink Fusion, một kết nối CPU-GPU băng thông cao mới.

FugakuNEXT đặt mục tiêu mang lại hiệu suất ứng dụng cao hơn gấp 100 lần so với các hệ thống chỉ dựa trên CPU, và dự kiến sẽ hoạt động vào năm 2030 với khả năng tích hợp máy tính lượng tử đạt chuẩn sản xuất. Hai máy RIKEN tăng tốc bằng GPU mới sẽ được sử dụng để mã hóa phần cứng, phần mềm và ứng dụng cho hệ thống tương lai đó.

Những nỗ lực về phần mềm và tác động khoa học

Bên cạnh việc triển khai phần cứng, NVIDIA và RIKEN đang phát triển phần mềm mô phỏng dấu phẩy động sử dụng NVIDIA Tensor Cores để tăng tốc tính toán khoa học hiện đại. Phương pháp này có thể cho phép các ứng dụng HPC cũ hơn tận dụng lợi thế của GPU hiện đại được tối ưu hóa cho AI. RIKEN cũng có kế hoạch sử dụng bộ phần mềm CUDA-X, bao gồm hơn 400 thư viện và công cụ được tăng tốc bằng GPU cho khối lượng công việc AI và HPC.

Khi đi vào hoạt động vào năm 2026, hai siêu máy tính này sẽ mở rộng cơ sở hạ tầng trong nước của Nhật Bản cho ngành điện toán khoa học, củng cố nỗ lực của nước này trong lĩnh vực khám phá do AI thúc đẩy và đặt nền móng cho thế hệ nghiên cứu lượng tử tiếp theo của Nhật Bản.