ISC大会JUPITER演示：超大规模科学新突破

6月22日，德国于利希——欧洲首台百亿亿次超级计算机JUPITER，以第一年的落地成果，重新划定了“算力边界”的讨论范畴。

这台部署于德国于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）、集成NVIDIA Grace Hopper超级芯片与Quantum-X800 InfiniBand互连架构的系统，在过去12个月内完成了多项备受行业瞩目的科研突破。本周，全球超算界齐聚汉堡ISC大会之际，JUPITER上正在推进的四个典型项目，恰好揭示了百亿亿次计算的真实能力边界：从细胞级人类大脑图谱构建，到1公里分辨率的地球系统气候模拟；从下一代无线通信网络的AI底座，到完整模拟50量子比特通用量子计算机。

“JUPITER不仅让欧洲跨入百亿亿次时代，更使其成为这一赛道的领跑者——尤其在科学探索与AI应用的广度层面。”于利希超算中心主任、法兰克福大学教授Thomas Lippert的论断，掷地有声。

以下四大项目共享一条清晰逻辑：那些在上一代硬件架构上根本无法触碰的科学难题，如今在百亿亿次平台上变得可计算、可验证、可交付。

大脑微观结构基座模型

于利希大脑图谱项目（Jülich Brain Atlas）正式发布CytoNet——一个专攻大脑细胞尺度微观结构分析的基础模型。该项工作由于利希神经科学与医学研究所（INM-1）主导，联合Helmholtz AI、合作医院及其他Helmholtz机构共同完成。

人脑复杂度令人屏息：860亿神经元，约100万亿突触连接。在单神经元分辨率下解析脑功能，长期被视为不可企及的目标。如今，突破口已然出现。

研究由神经科学家Katrin Amunts与计算机科学家Christian Schiffer联合领导。CytoNet从细胞级脑成像数据中学习，构建一套图谱，将单个细胞的结构特征与大脑组织及功能的宏观模式建立对应。训练任务在JUPITER上完成，耗时不足5天，动用约6.5拍字节的21例死后脑组织标本数据，运行于4096颗NVIDIA Grace Hopper超级芯片。相关成果已提交至arXiv预印本平台。

“有史以来第一次，我们不再仅仅是借助AI分析大脑——我们正在构建一个能够自主设计实验流程的智能体。”Katrin Amunts，于利希研究中心INM-1主任、海因里希·海涅大学脑研究教授表示，“这必将改写神经科学的研究范式。而今天的JUPITER，让这一切成为现实。”

该智能体正是团队的下一个里程碑：利用包括NVIDIA Nemotron 3 120B在内的开放权重模型，为脑科学研究者打造一个集成多模态推理、自然语言接口和问答能力的AI助手——让科学家可以直接与大脑数据对话。

公里级分辨率地球系统模拟

去年11月，一项由苏黎世联邦理工学院、德国气候计算中心（DKRZ）、于利希超算中心（JSC）、马克斯·普朗克气象研究所、NVIDIA、瑞士国家超算中心（CSCS）及汉堡大学联合开发的ICON新配置，在SC25大会上斩获戈登贝尔气候建模奖。

获奖只是表象，真正震撼学术界的是它首次成功模拟了整个地球系统——海洋、大气、陆地、生物地球化学过程及完整碳循环，所有组分之间实时交换碳通量——且分辨率达到前所未有的1公里。过去或许能模拟部分子系统，但ICON将全部环节串联成一体。这意味着可以更精确、更完整地模拟地球，甚至可以模拟并可视化完整的生态系统动态，例如浮游植物爆发与浮游动物摄食。这些细节在原有模拟尺度下根本无法想象。

该模型在JUPITER的20,480颗NVIDIA Grace Hopper超级芯片上运行，约用24小时计算时间模拟了146天真实气候场景，刷新了全球气候模拟的世界纪录。值得一提的是，NVIDIA与ICON社区的协作已跨越十余年。

“我们的模拟现在能够解析那些塑造海洋生态系统并调节海洋碳吸收的精细尺度风场、中尺度涡旋和上层海洋混合过程。”马克斯·普朗克气象研究所计算基础设施与模型开发组负责人Daniel Klocke解释，“在1公里全球分辨率下，大量相互作用直接从物理定律中自发涌现，而非依赖参数化近似。这为我们理解大气、海洋和生物圈如何协同运作，从而揭示驱动气候变化的核心机制，提供了前所未有的观测窗口。”

6G网络与百亿亿次计算的深度耦合

今年3月，另一项关键合作浮出水面。爱立信与于利希研究中心宣布联合开发面向5G持续演进及6G网络的AI技术——JUPITER成为大规模AI模型训练与验证的核心计算引擎。

合作聚焦于“脑启发式架构”，目标是在远低于当前能耗水平的条件下完成复杂网络操作。研究重点涵盖：面向爱立信无线接入网和核心网的AI模型开发；利用神经形态方法在无线边缘实现高能效AI推理；以及从于利希超算中心百亿亿次实践中提炼出的模块化超算架构理念。

量子模拟纪录再刷新

于利希超算中心（JSC）研究人员与联合运营的NVIDIA应用实验室合作，实现了另一个世界首次：完整模拟一台具有50个通用量子比特的量子计算机，超越此前48量子比特的模拟纪录。

这一突破的关键在于JUPITER采用的NVIDIA GH200 Grace Hopper超级芯片上紧耦合CPU-GPU内存架构。当数据规模超过GPU显存上限时，可无缝溢出至CPU内存，性能损失极小。正是这种能力，使JUPITER能够维持一个远超纯GPU显存容量的量子状态模拟——这正是突破48量子比特极限的根本原因。

一个现实：在当前阶段，这种模拟是量子研究领域最强大的工具。因为现有量子硬件在解决实际问题上尚未超越经典计算机。因此，在尽可能大的规模上模拟量子计算机，成为研究人员设计和压力测试未来硬件所需算法的核心手段。

这台强大的量子模拟器名为JUQCS-50，将通过JUNIQ——由科隆大学教授Kristel Michielsen主导的于利希超算中心量子计算用户设施——对外开放。该模拟器将欧洲首台百亿亿次系统转化为未来量子-GPU超级计算机的试验平台。

百亿亿次计算的真实影响力

从神经元到大气层，从无线基础设施到量子世界——JUPITER上承载的科学课题跨度本身揭示了一个趋势：百亿亿次计算已从“学术研究议题”正式迈入“生产级应用阶段”。

这些成果，同时也构成Grace Hopper平台在科学前沿领域的有力实证。