Le Hartree Centre est une installation de recherche en calcul haute performance (HPC) et en analyse de données située à Sci-Tech Daresbury au Royaume-Uni. Il est géré par le Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC), qui fait partie de UK Research and Innovation. La mission principale du centre est d'aider les entreprises et les organisations du secteur public à exploiter la puissance du supercalcul, des mégadonnées et de l'intelligence artificielle pour stimuler l'innovation et la croissance économique.
Fondé en 2012, le Hartree Centre a été nommé en l'honneur de Douglas Hartree, un mathématicien et physicien britannique qui a été un pionnier de l'analyse numérique et des débuts de l'informatique. L'installation donne accès à certains des supercalculateurs les plus puissants du Royaume-Uni, ainsi qu'à une expertise dans des domaines tels que la simulation, l'apprentissage automatique et la science des données. Il agit comme un pont entre la recherche académique et l'application industrielle, offrant des projets collaboratifs, des formations et des services de conseil.
Histoire et développement
Le Hartree Centre a été fondé en 2012 avec un financement initial du département des affaires, de l'innovation et des compétences du gouvernement britannique. Il a été créé dans le cadre d'une stratégie nationale visant à renforcer les capacités du Royaume-Uni en science computationnelle et à encourager l'utilisation du HPC dans des secteurs qui ne l'avaient traditionnellement pas exploité, tels que la fabrication, l'énergie et la santé. Le centre est co-localisé avec le laboratoire de Daresbury du STFC, qui possède une longue histoire dans la recherche scientifique et l'informatique.
En 2015, le centre a reçu un coup de pouce significatif avec un investissement de 37 millions de livres sterling du gouvernement britannique pour étendre ses installations et acquérir de nouveaux équipements de supercalcul. Ce financement a permis l'installation du système basé sur IBM POWER8, qui était parmi les plus puissants d'Europe à l'époque. Au fil des ans, le centre a continuellement mis à niveau son infrastructure, intégrant des GPU et d'autres accélérateurs pour prendre en charge les charges de travail d'Artificial intelligence.
Capacités techniques et infrastructure
Le Hartree Centre exploite une gamme de systèmes de calcul haute performance, y compris le cluster Scafell Pike, installé en 2021. Scafell Pike est un système Lenovo basé sur des processeurs AMD EPYC et des GPU NVIDIA A100, offrant plus de 4 pétaflops de performance de pointe. Cela en fait l'un des supercalculateurs axés sur l'IA les plus performants du Royaume-Uni, conçu pour gérer des tâches à grande échelle de Machine learning et de Deep learning.
En plus du HPC traditionnel, le centre a investi dans la recherche en informatique quantique. Il héberge un banc d'essai quantique et collabore avec des entreprises comme D-Wave et IBM pour explorer des algorithmes hybrides classiques-quantiques. L'installation offre également un accès basé sur le cloud à ses ressources, permettant aux utilisateurs distants d'exécuter des simulations et d'entraîner des modèles sans nécessiter de présence sur site.
La pile logicielle du centre comprend des frameworks populaires tels que TensorFlow, PyTorch et les notebooks Jupyter, ainsi que des outils personnalisés pour la visualisation de données et la gestion des flux de travail. Il prend en charge une large gamme d'applications, allant de la dynamique des fluides computationnelle et de la dynamique moléculaire au traitement du langage naturel et à la vision par ordinateur.
Recherche et collaboration industrielle
Un aspect central du travail du Hartree Centre est sa collaboration avec l'industrie. Il a établi des partenariats avec plus de 300 entreprises, allant des petites et moyennes entreprises aux grandes multinationales. Parmi les partenariats notables figurent des travaux avec Fujitsu sur la découverte de matériaux, Nokia Bell Labs sur l'optimisation des réseaux et Amazon Web Services sur l'interopérabilité cloud. Ces projets impliquent souvent le développement conjoint de modèles d'IA pouvant être déployés dans des contextes réels, tels que la maintenance prédictive pour les équipements de fabrication ou les pipelines de découverte de médicaments.
Le centre s'engage également dans des projets du secteur public, comme l'amélioration des modèles de prévision météorologique avec le Met Office et l'optimisation des réseaux énergétiques avec National Grid. Il organise un programme annuel d'ateliers et de hackathons, et propose un dispositif "Hartree Innovate" qui fournit un financement et un soutien technique aux entreprises en démarrage explorant des applications de l'IA.
Focus sur l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique
Ces dernières années, le Hartree Centre s'est de plus en plus concentré sur les technologies de Generative AI et de Large language model. Il a développé une expertise dans le réglage fin de modèles pré-entraînés pour des tâches spécifiques à un domaine, telles que l'analyse de documents juridiques ou la synthèse de textes médicaux. Les chercheurs du centre ont publié des travaux sur des méthodes d'entraînement efficaces, y compris Model Pruning et Data Augmentation, et ils collaborent avec des groupes académiques comme University of Oxford et Carnegie Mellon University sur la recherche fondamentale en IA.
Une initiative notable est le programme "AI for Science", qui applique des techniques de Machine learning à des problèmes scientifiques, tels que la prédiction de structures protéiques ou la simulation de systèmes quantiques. Le centre héberge également un laboratoire d'IA dédié équipé de postes de travail haut de gamme et de matériel spécialisé, y compris AWS Trainium et des IPU Graphcore, pour évaluer différentes architectures pour diverses charges de travail.
Impact et orientations futures
Le Hartree Centre a été crédité d'avoir contribué à plus d'un milliard de livres sterling à l'économie britannique grâce à ses projets collaboratifs, selon une évaluation indépendante de l'impact économique. Il a aidé à créer des milliers d'emplois dans les secteurs du numérique et de la fabrication avancée. À l'avenir, le centre prévoit d'étendre ses capacités en informatique quantique et de développer des modèles d'IA plus sophistiqués pour la science du climat et la médecine personnalisée.
En 2024, le Hartree Centre fait partie de la ressource nationale de recherche en IA du Royaume-Uni, une initiative de 300 millions de livres sterling visant à fournir une puissance de calcul pour la recherche en IA à travers le pays. Ce rôle le positionne comme un acteur clé de l'écosystème national de l'IA, aux côtés d'autres installations comme BAIR (Berkeley AI Research) et Stanford AI Lab aux États-Unis, bien qu'avec un accent distinct sur l'application industrielle et l'impact économique.
Le centre continue d'évoluer, s'adaptant aux technologies émergentes telles que les architectures Transformer (architecture) et les innovations en Neural network. Son engagement à combler l'écart entre la recherche de pointe et le déploiement pratique garantit qu'il reste une ressource vitale pour les communautés scientifiques et industrielles du Royaume-Uni.
Formation et développement des compétences
Au-delà de la recherche, le Hartree Centre met fortement l'accent sur le développement des compétences. Il propose une gamme de cours de formation, allant du HPC d'introduction à la programmation avancée en IA, et a formé plus de 10 000 professionnels depuis sa création. Le centre gère également un programme de doctorat en collaboration avec plusieurs universités, offrant aux étudiants une expérience pratique dans des projets de recherche industrielle.
À travers ses activités de sensibilisation, le centre vise à inspirer la prochaine génération de scientifiques computationnels. Il organise des visites scolaires, des écoles d'été et des conférences publiques, présentant souvent des démonstrations d'applications de Machine learning dans des domaines comme la robotique et les véhicules autonomes. Cette mission éducative est centrale à son objectif de construire une main-d'œuvre qualifiée pour l'économie numérique du Royaume-Uni.