在ISC大会上，JUPITER展示超大规模科学计算的应用图景

NVIDIA Blog 2026/06/22 13:00 新闻

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摘要

JUPITER是欧洲首台由NVIDIA Grace Hopper驱动的百亿亿次超级计算机，在ISC上展示了四个突破性项目：细胞级人类大脑映射、1千米分辨率气候模拟、为无线网络构建AI以及模拟50量子比特量子计算机。

<div id="bsf_rt_marker"></div>JUPITER是欧洲首台百亿亿次超级计算机，位于德国于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich），搭载NVIDIA Grace Hopper超级芯片和NVIDIA Quantum-X800 InfiniBand网络——这一年来它一直非常繁忙。 本周国际超级计算社区齐聚汉堡ISC大会，JUPITER上运行的四个项目展示了百亿亿次计算的实际能力：细胞级人类大脑映射、1千米分辨率全球气候模拟、为下一代无线网络构建AI系统、以及模拟通用50量子比特量子计算机。 “借助JUPITER，欧洲不仅进入了百亿亿次时代，更在全球范围内以最广泛的科学和AI应用引领这一时代，”于利希超级计算中心主任、法兰克福大学托马斯·利珀特（Thomas Lippert）教授表示。 以下详细介绍的四个项目有一条共通的主线：此前无法在硬件上解决的科学问题现在在百亿亿次级别下变得可解。 <h2>大脑映射基础模型</h2> 于利希大脑图谱项目——依托于于利希神经科学与医学研究所（INM-1），合作方包括Helmholtz AI、合作医院及其他Helmholtz机构——已开发出CytoNet，一种用于大脑微结构分析的基础模型。 人类大脑的复杂性令人惊叹。拥有860亿个神经元和约100万亿个连接，以单个神经元分辨率理解大脑功能此前一直难以实现，如今成为可能。 该研究由于利希神经科学与医学研究所（INM-1）神经科学家Katrin Amunts和计算机科学家Christian Schiffer领导。该模型从细胞级大脑成像数据中学习，构建出一张将单个细胞结构与大脑组织及功能的更广泛模式联系起来的图谱。 训练在JUPITER上不到五天完成，使用了来自21个死后大脑的6.5 PB数据，运行在4096个NVIDIA Grace Hopper超级芯片上。描述该工作的论文已在<a target="_blank" href="https://nam11.safelinks.protection.outlook.com/?url=https://arxiv.org/abs/2511.01870&data=05%7C02%[email protected]%7Cc274713bce1142a1269c08dece05af50%7C43083d15727340c1b7db39efd9ccc17a%7C0%7C0%7C639174722164559791%7CUnknown%7CTWFpbGZsb3d8eyJFbXB0eU1hcGkiOnRydWUsIlYiOiIwLjAuMDAwMCIsIlAiOiJXaW4zMiIsIkFOIjoiTWFpbCIsIldUIjoyfQ==%7C0%7C%7C%7C&sdata=KlFh0OFbSuKtVV5wuc+Wc7Gw4VL/t9Ry0Hhs947m4Ss=&reserved=0">arXiv</a>上发布。 “我们首次不仅仅用AI分析大脑——我们正在构建一个能够自主思考实验的智能体，”于利希研究中心INM-1主任、海因里希·海涅大学杜塞尔多夫分校大脑研究教授Katrin Amunts说。“这改变了神经科学的未来，而JUPITER让这句话在今天成为可能。” 该智能体是团队的下一步：为大脑研究人员构建一个AI智能体——集成多模态推理、语言接口和问答能力，使用包括<a target="_blank" href="https://www.nvidia.com/en-us/ai-data-science/foundation-models/nemotron/">NVIDIA Nemotron 3 120B</a>在内的开放模型，致力于开发能够帮助科学家直接解析大脑数据的AI助手。 <h2>千米级分辨率气候模拟</h2> 由苏黎世联邦理工学院、德国气候计算中心（DKRZ）、于利希超级计算中心（JSC）、马克斯·普朗克气象研究所、NVIDIA、瑞士国家超级计算中心（CSCS）和汉堡大学的研究人员共同开发的新型ICON配置，于去年11月在SC25上<a href="https://blogs.nvidia.com/blog/gordon-bell-finalists-2025/">荣获戈登·贝尔奖</a>气候建模奖。 突破不仅在于分辨率本身。ICON是首个以1千米分辨率模拟耦合地球系统的模型，包括海洋、大气、陆地、生物地球化学和完整碳循环，所有组件之间交换碳。它可以模拟并可视化完整的生态系统，如浮游植物爆发和浮游动物摄食。此前系统只能模拟部分内容；ICON实现了全系统模拟。这使得地球模拟首次达到如此精确和完整的细节水平。 该模型在JUPITER上使用20,480个NVIDIA Grace Hopper超级芯片运行，模拟了约146天的真实气候，计算用时24小时，创下全球气候模拟的世界纪录。NVIDIA参与ICON社区已超过十年。 “我们的模拟解析了形成海洋生态系统并调节海洋碳吸收的精细尺度的风、海洋涡旋和上层海洋混合，”马克斯·普朗克气象研究所计算基础设施与模型开发组组长Daniel Klocke说。“在全球仅1千米的分辨率下，许多相互作用直接由物理定律显现，而非近似得出。这让我们得以以前所未有的视角观察大气、海洋和生物圈如何协同工作，有助于理解驱动气候变化的过程。” <h2>6G迎来百亿亿次计算伙伴</h2> 今年3月，爱立信与于利希研究中心宣布合作，为5G的持续演进和6G网络开发AI——以JUPITER作为大规模AI模型训练和测试的计算引擎。 该合作瞄准受大脑启发的架构，旨在以更低的能源成本处理复杂的网络操作。 研究重点包括用于爱立信无线接入网和核心网的AI模型、在无线边缘使用神经形态方法进行节能AI推理，以及从JSC百亿亿次工作中借鉴的模块化超级计算架构概念。 <h2>打破量子计算记录</h2> 于利希超级计算中心（JSC）的研究人员与联合运行的NVIDIA应用实验室合作，还首次完全模拟了一个通用50量子比特量子计算机，超越了此前48量子比特的记录。 这一模拟得以实现，得益于JUPITER的NVIDIA GH200 Grace Hopper超级芯片中一致、紧密耦合的CPU-GPU内存架构，该架构允许超过GPU限制的数据无缝溢出到CPU内存，性能损失极小——使JUPITER能够容纳远大于仅使用GPU内存所能支持的量子态，从而将模拟推升至此前48量子比特的记录之上。 目前，这种模拟也是最强大的，也是

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# 在ISC大会上，JUPITER展示百亿亿次科学计算的面貌来源：https://blogs.nvidia.com/blog/jupiter-exascale-supercomputing-science/ JUPITER——欧洲首台百亿亿次超级计算机（https://blogs.nvidia.com/blog/jupiter-exascale-supercomputer-live/），部署在德国于利希研究中心，基于NVIDIA Grace Hopper超级芯片和NVIDIA Quantum-X800 InfiniBand网络——它已经度过了一个忙碌的年份。本周，随着国际超级计算社区齐聚汉堡ISC大会，JUPITER上运行的四个项目展示了百亿亿次计算的实际能力：以细胞级精度绘制人脑图谱、以1公里分辨率模拟整个地球气候、为下一代无线网络构建AI系统，以及模拟一个通用的50量子比特量子计算机。于利希超级计算中心主任、法兰克福歌德大学教授Thomas Lippert表示：“凭借JUPITER，欧洲不仅仅是加入了百亿亿次时代——它在全球所有系统中覆盖最广泛的科学和AI领域引领了这一时代。” 以下详述的四个项目共享一条主线：此前硬件无法触及的科学问题，如今在百亿亿次级别上变得可行。 ## **用于绘制脑图谱的基础模型** 于利希脑图谱项目——由于利希神经科学与医学研究所牵头，合作伙伴包括Helmholtz AI、合作医院及其他Helmholtz机构——已产出CytoNet，一个用于脑微结构分析的基础模型。人脑的复杂性令人惊叹。拥有860亿个神经元和约100万亿个连接，以单个神经元分辨率理解大脑功能此前一直遥不可及，直到现在。这项研究由于利希神经科学与医学研究所（INM-1）的神经科学家Katrin Amunts和计算机科学家Christian Schiffer领导。该模型从细胞级的脑成像数据中学习，构建出一幅将单个细胞结构与更广泛的大脑组织与功能模式联系起来的图谱。训练在JUPITER上耗时不到五天，使用了来自21个死后大脑的6.5 PB数据，在4096个NVIDIA Grace Hopper超级芯片上运行。描述该工作的论文可在arXiv（https://nam11.safelinks.protection.outlook.com/?url=https://arxiv.org/abs/2511.01870&data=05%7C02%[email protected]%7Cc274713bce1142a1269c08dece05af50%7C43083d15727340c1b7db39efd9ccc17a%7C0%7C0%7C639174722164559791%7CUnknown%7CTWFpbGZsb3d8eyJFbXB0eU1hcGkiOnRydWUsIlYiOiIwLjAuMDAwMCIsIlAiOiJXaW4zMiIsIkFOIjoiTWFpbCIsIldUIjoyfQ==%7C0%7C%7C%7C&sdata=KlFh0OFbSuKtVV5wuc+Wc7Gw4VL/t9Ry0Hhs947m4Ss=&reserved=0）上查阅。 “第一次，我们不只是用AI来分析大脑——我们正在构建一个能够自主思考实验过程的智能体，”于利希研究中心INM-1主任、海因里希·海涅大学杜塞尔多夫分校脑研究教授Katrin Amunts说。“这改变了神经科学的未来，而正是JUPITER让我们今天能够说出这句话。” 这个智能体是该团队下一步：构建一个面向脑研究人员的AI智能体——集成多模态推理、语言接口和问答能力，使用包括NVIDIA Nemotron 3 120B（https://www.nvidia.com/en-us/ai-data-science/foundation-models/nemotron/）在内的开放模型，致力于打造能够帮助科学家直接查询脑数据的AI助手。 ## **公里级分辨率的气候模拟** 一种新颖的ICON配置——由苏黎世联邦理工学院、德国气候计算中心（DKRZ）、于利希超级计算中心（JSC）、马克斯·普朗克气象研究所、NVIDIA、瑞士国家超级计算中心（CSCS）和汉堡大学的研究人员共同开发——于去年11月在SC25大会上获得了气候建模领域的戈登贝尔奖（https://blogs.nvidia.com/blog/gordon-bell-finalists-2025/）。这一突破不仅仅在于分辨率。ICON是首个以1公里分辨率模拟耦合地球系统的模型，涵盖海洋、大气、陆地、生物地球化学以及完整的碳循环，且碳在各个分量之间交换。它能模拟并可视化完整的生态系统，例如浮游植物水华和浮游动物摄食。以前的系统只能模拟其中一部分；ICON则运行全部。这使得对地球的模拟更加精确和完整——首次能够以如此精细的细节进行观测。该模型在JUPITER上使用20,480个NVIDIA Grace Hopper超级芯片运行，模拟了大约146天的真实气候，用时24小时计算，创下了全球气候模拟的世界纪录。NVIDIA参与ICON社区已超过十年。“我们的模拟解析了塑造海洋生态系统并调节海洋碳吸收的细尺度风、海洋涡旋和上层海洋混合，”马克斯·普朗克气象研究所的计算基础设施与模型开发组组长Daniel Klocke说。“在全球仅1公里的分辨率下，这些相互作用中的许多直接从物理定律中涌现，而非近似得出。这为我们提供了前所未有的大气、海洋和生物圈如何协同运作的视角，帮助我们理解驱动气候变化的过程。” ## **6G获得百亿亿次合作伙伴** 今年3月，爱立信与于利希研究中心宣布合作，为5G的持续演进以及6G网络开发AI——其中JUPITER作为大规模AI模型训练和测试的计算引擎。合作目标是设计受大脑启发的架构，以远低于传统方法的能量成本处理复杂的网络操作。研究重点包括：用于爱立信无线和核心网络的AI模型、利用神经形态方法在无线边缘实现节能AI推理，以及借鉴JSC百亿亿次工作的模块化超级计算架构概念。 ## **打破量子计算记录** 于利希超级计算中心（JSC）的研究人员与联合运行的NVIDIA应用实验室合作，还率先完全模拟了一个通用的50量子比特量子计算机，超越了此前48量子比特的记录。这一模拟之所以成为可能，得益于JUPITER的NVIDIA GH200 Grace Hopper超级芯片中一致、紧密耦合的CPU-GPU内存架构。该架构允许超出GPU限制的数据以最小的性能损失无缝溢出到CPU内存——使JUPITER能够容纳远超单靠GPU内存的量子状态，这正是推动模拟超越此前48量子比特记录的关键。目前，这种模拟是量子研究中最强大的工具：现在的量子硬件还无法在有用问题上超越经典计算机，因此以尽可能大的规模模拟量子机器是研究人员设计并对未来硬件将运行的算法进行压力测试的方式。这个强大的量子模拟器JUQCS-50将可以通过JUNIQ（JSC的量子计算机用户设施）访问，用于探索量子算法设计的性能。JUNIQ由JSC主任、科隆大学教授Kristel Michielsen领导。JUQCS-50将欧洲的首台百亿亿次系统转变为一个强大的测试平台，用于未来量子-GPU超级计算机。 ## **百亿亿次计算的影响** 在JUPITER上运行的科学范围——从神经元到大气，再到无线基础设施和量子——表明百亿亿次计算已从一个研究类别进入实际生产。这些结果证明了Grace Hopper平台在科学前沿的价值。 *了解更多关于**NVIDIA AI for science*（https://blogs.nvidia.com/blog/tag/science/）*的信息。*

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