Как изглежда най-голямата фабрика за изкуствен интелект в Европа и какво ще се случва в нея? Въпросът е свръхлюбопитен, защото в много по-малък мащаб подобна фабрика ще бъде създадена в България около суперкомпютъра "Дискавърър".
Архитектурата му е като на най-мощния клъстер в Европа - JUPITER. Разликата е, че българският е с процесори AMD, а този в Германия е първият с европейски.
Каква е целта ли? Стартъпи, малки и средни предприятия, индустриални компании, изследователи, университети и институции да имат достъп до универсален инкубатор за авангардни научни изследвания в интерес на европейските граждани.
За да видим как е организирано това уникално за ЕС начинание, отиваме там, където е еталонът – в малкия немски град Юлих. В покрайнините му е разположен Изследователският център, обединяващ 16 института. Неслучайно е определян като научния рай на Европа.
Заедно с това фабриките за изкуствен интелект стимулират иновациите и ги правят достъпни за научноизследователски институции, за стартиращи компании, малки и средни предприятия. Процесът е максимално улеснен. Кандидатстването става чрез официалния портал на EuroHPC, като за иновативни проекти достъпът е безплатен. Освен това AI фабриките предлагат експертна подкрепа за оптимизация на алгоритмите, които са в основата на всеки модел изкуствен интелект. На този етап помощта е в три направления. Ако компаниите искат да проведат тестове или да създадат прототипи, одобрението за достъп до най-мощните суперкомпютри на Европа става по облекчена процедура в рамките на два дни. За проекти, които биха отнели на процесорите до 50 хил. часа - 4 дни. За трениране на големи езикови модели AI от типа на ChatGPT е необходим детайлен технически план.
Именно така ЕС осигурява тласък не само за науката, а и за индустрията, медицината, екологията и всички останали сфери. С JUPITER обаче науката вече може да се издигне на ниво, което преди за Европа бе само мечта. В създаването му са инвестирани 500 милиона евро. Благодарение на това суперкомпютърът е първата система в Европа с изумителна изчислителна мощност от над 1 квинтилион операции в секунда – единица, последвана от 18 нули. С други думи, такава производителност постигат около 1 милион съвременни смартфона, работещи в перфектен синхрон. Факт, който подчертава флагманската роля на европейския проект JUPITER в енергийната ефективност.
За да разберем колко епохален е този пробив наистина, ще разкажем какво се случи в САЩ. Там Илон Мъск настояваше да бъде построена атомна електроцентрала, която да захранва неговия суперкомпютър и център за данни - Colossus. Когато му бе отказано, той построи 35 газови турбини, които предизвикаха силни проблеми с вредните емисии. За да избегнат подобни главоболия, Google, Meta и Amazon инвестираха в атомни електроцентрали. С JUPITER учените в Юлих буквално "превъртяха играта". Машината е проектирана да постига около 60 милиарда операции с плаваща запетая на ват, използвайки суперчипове на NVIDIA. Много или малко е това? Преценете сами - една електрическа крушка изисква около 72 вата. Но тук има още една особеност. В Юлих захранват суперкомпютъра изцяло със зелена електроенергия и го охлаждат с топла вода, което е много по-ефективен метод, отколкото конвенционалния начин - със студена вода или въздух. Освен това „домът" на JUPITER – Модулният център за данни, е проектиран така, че да подава загрятата вода в отоплителната мрежа на кампуса, където работят над 7000 души.
В допълнение към способността си да извършва симулации с изключително висока резолюция JUPITER е и един от най-мощните суперкомпютри с изкуствен интелект в света. Ако работи с пълен капацитет, той би могъл да обучи голям езиков модел с над 100 милиарда параметри за по-малко от седмица. За сравнение OpenAI официално заяви, че ChatGPT-3 е със 175 млрд. параметри. Тоест подобен скок вече може да бъде направен в рамките на 2 седмици.
Това означава, че различни научни области съвсем скоро могат да получат инструментариум, който ще тласне изследванията им далеч в бъдещето. Именно това позволява на центъра в Юлих да разработва следващо поколение AI за научни и индустриални цели.
"Фабриките за изкуствен интелект бяха въведени, за да се стимулира усвояването на методологиите за AI, главно за малки и средни предприятия, както и стартиращи компании", разказва пред екипа на сп. "Космос" проф. д-р Томас Липерт, директор на Центъра за суперкомпютри в Юлих.
Точно това е изключително важно, защото означава, че предварително обучен модел AI ще прилага наученото към нови, невидими до момента за учените данни. Нещо повече, ще генерира прогнози, решения или съдържание в реално време. Голямата цел обаче е тези изводи да са абсолютно точни, а не да "халюцинират", за да могат учените, медиците, производителите да им се доверяват.
"За нашата фабрика за изкуствен интелект JUPITER – JAIF, винаги сме се стремили да създадем перфектната среда около суперкомпютъра – отбелязва проф. Липерт. - Той е проектиран предимно за симулация и обучение с изкуствен интелект." Примерно производителността на JUPITER при симулации в различни научни сфери надвишава 1 екзафлоп в секунда (1 квинтилион, което най-грубо е един милиард милиарда). При обучение на изкуствен интелект обаче производителността скача и достига между 40 и 80 екзафлопа, което е между 40 и 80 квинтилиона в секунда. Тоест 80 млрд. млрд.
"Може да се използва от Германия и Европа, за да се генерира възможно най-голяма научна и икономическа стойност от тази машина – допълва още проф. Липерт. - Това е амбициозна задача и за нея са необходими експерти, които трябва да се организират в среда, която позволява сътрудничество." Точно това е фабриката за изкуствен интелект JUPITER: тя не само позволява съвместната работа по проекти, но осигурява лесен старт, поддръжка и пространство. Идеята е всички европейски фабрики за изкуствен интелект и експертите им да работят заедно.
В контекста на AI фабриката ще се създаде и нова машина за извод: JUPITER Advanced Research Vehicle for Inference Service (JARVIS), посветена единствено на предоставянето на най-бързия и точен извод за всеки един модел – това могат да са големи езикови от типа на ChatGPT, Claude, научни, метеорологични, биологични модели и тези на мозъка. Това позволява на потребителите да имат интерактивен достъп до стойността и ползата от тях за своите изследвания.
Ако суперкомпютърът е "сърцето" на тази фабрика за изкуствен интелект, то най-голямото вдъхновение в нея е изучаването на мозъка на различни нива, което тласна развитието на невроморфни чипове и компютри. То започва именно с въпроса - защо тази "черна кутия" в главите ни може да обработва огромни количества информация, използвайки енергията на една-единствена крушка? За някои задачи тя се нуждае от хиляди пъти по-малко енергия от конвенционален компютър - например за разпознаване на изображения, идентифициране на лице в тълпа или откриване на правописна грешка в текст.
Някои учени разглеждат мозъка като модел за създаване на компютри и чипове, които съчетават скорост с енергийна ефективност. Изследователи в Юлих разработват невроморфни чипове, моделирани като синапсите, които предават сигнали между нервните клетки в мозъка. Те имат широк спектър от приложения - от подобряване на точността при автономното шофиране, през обучението на индустриални системи за управление до изграждането на интелигентни и самодостатъчни импланти. Това е ново поколение медицински устройства, които не само стоят в тялото, но активно го "наблюдават" и лекуват, без да се нуждаят от външна намеса или честа смяна на батерии. Освен това вдъхновените от мозъка суперкомпютри биха могли да бъдат и ключ към разгадаването на тайните му.
За тази цел посетихме Института по неврология и медицина в Юлих, пионер на европейския "Проект за човешки мозък", със 155 сътрудничещи си институции от 19 държави, който бе стартиран през 2013 г. с финансиране от 607 милиона евро. Един от резултатите от това безпрецедентно изследване е атлас на човешкия мозък с прецизни 3D карти на настоящите 270 области. Всеобхватен атлас, сравним само с Google Maps, като централен елемент на европейския проект EBRAINS. Той интегрира невроанатомични характеристики с карти на молекулярната архитектура, действие и свързаност в множество мащаби. По този начин инициативата се превърна във водеща световна инфраструктура с уеб портал, предоставящ достъп до най-обширната база данни за човешкия мозък. Част от нея са мозъчни модели на различни пространствени нива, мощни цифрови инструменти като симулации и аналитични методи, базирани на изкуствен интелект. С него не само могат да се разгледат отделни райони, но също да се надникне в химията, в електросигналите, в невроните и т.н.
Днес EBRAINS наброява 16 000 регистрирани потребители от 95 държави. Един от инструментите му е Платформата за медицинска информатика, инсталирана в 30 европейски болници и съдържаща данни на пациенти с деменция, епилепсия, травматични увреждания и др.
В сътрудничество с Европейската академия по неврология се събират данни за състояния като инсулт, глиом и болест на Паркинсон. Ползите от проекта се доказват и от разработването на дигитален близнак на мозъка при деменция. Целта е да се търсят нови подходи към лечението и да се диагностицира много по-рано.
В рамките на проекта "Човешки мозък" изследователите постигнаха и значителни иновации в медицината и технологиите. Екип от Университета в Лозана и Федералния технологичен институт в Лозана разработи персонализирани модели за стимулация на гръбначния мозък. С помощта на "цифрови близнаци" и специфични импланти способността на парализирани пациенти да стоят прави и да ходят беше възстановена в рамките на 24 часа при няколко души. Изследователи от Кралската нидерландска академия на изкуствата и науките проправиха пътя за революционен метод за възстановяване на зрението при слепи.
Компанията Phosphoenix разработва мозъчни протези за слепи. Чрез електрическа микростимулация на зрителната кора изображенията от външната камера се предават директно към мозъка, възстановявайки основните му зрителни функции.
За борба с епилепсията е създаден методът "Виртуален епилептичен пациент" (VEP), който използва машинно обучение и персонализирани модели за прецизно локализиране на огнищата на припадъци в мозъка. Отново благодарение на проекта екипите на Марчело Масимини и Питер Роелфсема получиха награди за иновации в невростимулацията за своите открития, свързани със съзнанието при пациенти в кома. В същото време молекулярното моделиране на мозъчно ниво помага за идентифициране на потенциални лекарства срещу невродегенеративни заболявания.
"Мечтата ми е Атласът на човешкия мозък да бъде полезен в клинична среда и да се утвърди като инструмент, който да помага на хирурзите да планират своите интервенции - каза пред "Космос" директорът на института INM-1 проф. д-р Катрин Амунтс. - Или по-добре да анализира как се променят невродегенеративните заболявания, но също така да помогне на изследванията и да информира по-добре изследователите къде се случва нещо в мозъка."
В същото време изследванията на мозъка ще се възползват от новите възможности в областта на модулните суперкомпютри - включително свързването на JUPITER с квантови компютри. Изключително сложно начинание, в което Европа е сред пионерите.
Задачата изглеждаше невъзможна доскоро. За разлика от класическите суперкомпютри, които извършват изчисления с помощта на единици и нули, квантовите компютри са базирани на квантовата физика, където състоянията могат да бъдат едновременно 0 и 1. Или, както се шегуват студентите, когато ги питат дали са били на еди-коя си лекция: "От гледна точка на квантовата физика бях и едновременно не бях".
"Искаме да комбинираме предимствата на двете системи", казва тя пред сп. "Космос". Благодарение на политиките за сближаване на ЕС България също е на път да се впусне в подобни изследвания. С помощта на суперкомпютрите "Дискавърър" и "Хемус" се изгражда научна екосистема около Центъра за върхови постижения в информатиката и информационните и комуникационни технологии. Фокусът е върху иновативните изчисления, големите бази данни, алгоритми, симулации, статистически методи. Но също така и в индустрията, мехатрониката, биомедицинските приложения, климата, дизайна на лекарства и др. С помощта на тази споделена европейска научна инфраструктура България и ЕС правят бързи стъпки, които ще ни отведат рязко в бъдещето.
