Hoe High Performance Computing (HPC) centraal staat in AI-onderzoek

Als je gewassen op een veld ziet groeien of een dreigende donderwolk ziet vormen, zullen hypermoderne kunstmatige intelligentie, of rijen vol krachtige computernodes waarschijnlijk niet het eerste zijn waar je aan denkt. Maar ontwikkeling van het voorspellen van (extreme) weersomstandigheden en het verhogen van oogstopbrengsten zijn slechts twee voorbeelden van hoe high-performance computing (HPC) nu de volgende generatie doorbraken op het gebied van artificial intelligence (AI) en machine learning (ML) aandrijft, met resultaten in de echte wereld die levens veranderen (en zelfs redden).

Aangedreven door HPC helpen AI en ML onderzoekers bij het aanpakken van enkele van de grootste problemen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, van ernstige ziektes tot klimaatverandering. Van het ontdekken van manieren om de mensheid de komende decennia van voedsel te voorzien tot het begrijpen hoe ons brein bewustzijn creëert, bieden HPC-systemen universiteiten en wereldwijd opererende bedrijven de rekenkracht om baanbrekend AI- en ML-onderzoek uit te voeren.

Groeiende expertise

Veel van de gewassen waarvan we afhankelijk zijn, van maïs tot koffie en chocolade, zullen de komende decennia verstoord worden door de klimaatverandering. Uit een recente studie blijkt dat de opbrengst van 's werelds tien belangrijkste voedselgewassen nu al daalt - en dat voedselonzekere landen daar het meest onder te lijden zullen hebben. Om dit bij te benen zal de voedselproductie met 50% moeten toenemen. AI en HPC spelen een centrale rol bij de oplossing van dit probleem.

Onderzoekers moeten op hoog tempo nieuwe, efficiëntere manieren ontwerpen om voedsel te verbouwen. Momenteel overstijgt de wereldwijde voedselproductie de behoeften van de mensheid, maar in de niet al te verre toekomst zal dit mogelijk niet langer het geval zijn. Om dit probleem te begrijpen zijn enorme hoeveelheden data nodig, afkomstig van bronnen zoals satellietbeelden met een zeer hoge resolutie. Om deze hoeveelheid gegevens te berekenen is slimme AI nodig, ondersteund door een uiterst krachtige computerinfrastructuur. Dat is een mooi voorbeeld van hoe HPC toekomstig AI-onderzoek zal aandrijven.

Meer dan een regenbui

Naarmate de wereld opwarmt, komen extreme weersomstandigheden, van droogte tot bosbranden, steeds vaker voor, zo stelt de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering, een organisatie vanuit de Verendigde Naties. Het voorspellen van deze weersomstandigheden zal ook steeds belangrijker worden naarmate de wereld opwarmt - maar het is een taak die veel complexer is dan voorspellen of het morgen gaat regenen.

De kracht van HPC en AI helpt instellingen over de hele wereld simulaties uit te voeren met een ongekende nauwkeurigheid, zodat extreem weer adequaat kan worden voorspeld, van het Maleisische Meteorologische Departement (MMD) tot het Climate Change and Hydrological Extremes Project (ClimEx).

De MMD leverde voorheen driedaagse voorspellingen met een resolutie van drie kilometer. Door gebruik te maken van een HPC-systeem (High Performance Computing) van Lenovo, levert het nu voorspellingen tot zeven dagen met een resolutie van één kilometer.

Levens redden

Artificial intelligence heeft geleid tot veel van de doorbraken die bijdroegen aan de strijd tegen de Covid-19-pandemie, van het snel sequencen van de genomen van nieuwe stammen tot het helpen ontwerpen van vaccins. Maar in de toekomst kan AI, aangedreven door HPC, de weg vrijmaken voor nog belangrijkere medische doorbraken, door de diagnose van kanker te versnellen, blindheid te bestrijden en de weg vrij te maken voor een nieuw tijdperk van gepersonaliseerde geneeskunde. Onderzoekers van het Barcelona Supercomputing Center bijvoorbeeld hebben een AI-model gebouwd en getraind dat netvliesaandoeningen in minder dan tien minuten kan opsporen. Het is een doorbraak die het zicht van miljoenen mensen zou kunnen redden.

Lenovo's GOAST (Genomics Optimization and Scalability Tool), ondersteund door HPC, heeft het proces van het sequencen van een volledig menselijk genoom al versneld van 150-160 uur tot slechts 18 minuten. Deze gegevens zouden de sleutel kunnen vormen tot een nieuw tijdperk van gepersonaliseerde geneeskunde, waarin behandelingen genetisch worden afgestemd op individuele patiënten, waarbij AI de inzichten verschaft die nodig zijn om een geheel nieuwe manier te creëren om met ziekten om te gaan. Het Alan Turing Institute omschrijft dit als "de toekomst van de geneeskunde".

High-performance computing staat centraal en helpt ons allemaal een betere technologische toekomst te creëren.