انجمن ماشینهای حسابگر (ACM)، امروز تورستن هوفلر، استاد دانشگاه ETH زوریخ، را به عنوان دریافتکننده جایزه محاسبات ACM به دلیل مشارکتهای بنیادین در رایانش با عملکرد بالا (HPC) و انقلاب جاری هوش مصنوعی (AI) معرفی کرد.
هوفلر، که نوامبر گذشته مهمان پادکست @HPCpodcast در وبسایت خواهرخوانده این نشریه، insideHPC، بود، بسیاری از قابلیتهای اصلی ابررایانههای مدرن را توسعه داده و جنبههای کلیدی الگوریتمهای توزیع مدلهای هوش مصنوعی بر روی آنها را تعریف کرده است، این مطلب را ACM بیان کرد.
جایزه محاسبات ACM از دانشمندان کامپیوتر در اوایل تا اواسط دوران حرفهای خود که مشارکتهای تحقیقاتیشان تأثیر بنیادین و پیامدهای گستردهای داشته است، تقدیر میکند. این جایزه شامل ۲۵۰٬۰۰۰ دلار است که از طریق موقوفهای توسط شرکت Infosys Ltd.، یک شرکت خدمات دیجیتال و مشاوره، تأمین میشود.
ACM به کار هوفلر و همکارانش برای مقیاسپذیری طراحی شبکه و برنامهنویسی در ابررایانهها اشاره کرد که قابلیتهای این سیستمهای بزرگ را متحول کرده است. به عنوان مثال، الگوریتمهای هوش مصنوعی اکنون میتوانند بر روی صدها هزار گره پردازش شوند. پیشرفتهای هوفلر در شبکههای اتصال داخلی، برنامهنویسی و الگوریتمهای موازی، زمینه جدیدی را در تسهیل استفاده از خوشههای بسیار موازی در مقیاس بزرگ فراهم کرد.
ACM گفت: «نوآوریهای متعدد او در کل پشته ابررایانه - از جمله مشارکتهای کلیدی مانند عملیات جمعی غیرمسدودکننده MPI-3، استراتژیهای موازیسازی بنیادی برای مدلهای هوش مصنوعی و سیستمهای شبکهسازی با عملکرد بالا - مرزهای طراحی سیستمهای موازی را جابجا کرده و به بهبودهای چشمگیری در عملکرد و مقیاسپذیری ابررایانهها منجر شده است.» بسیاری از این نوآوریها در بزرگترین و قدرتمندترین ماشینهای امروزی گنجانده شدهاند.
ACM به این نمونهها از تحقیق و توسعه هوفلر در زمینه HPC-AI اشاره کرد:
رابط ارسال پیام ۳ (Message Passing Interface 3): هوفلر نقش عمدهای در تکامل رابط ارسال پیام (MPI)، یک استاندارد صنعتی غیررسمی برای تبادل پیام بین گرههای متعدد منفرد در سراسر شبکه HPC، ایفا کرد. یک استاندارد پیامرسانی امکان همگامسازی فعالیتهای هر رایانه منفرد، اشتراکگذاری دادهها بین گرهها و هدایت و کنترل کل شبکه موازی را فراهم میکند.
استاندارد MPI-3 در سال ۲۰۱۲ تصویب شد و پیشرفتهایی را در HPC برای شبیهسازیها و برنامههای کاربردی هوش مصنوعی در طول چندین سال گذشته ممکن ساخت. هوفلر ریاست هر دو گروه کاری «توپولوژیهای فرآیند» و «عملیات جمعی» را برای MPI-3 بر عهده داشت. عملیات جمعی غیرمسدودکننده او، مانند Allreduce، Allgather، Bcast و نسخههای مسدودکننده مربوطه آنها، در کتابخانههای مختلف ارتباطات جمعی - حتی فراتر از MPI-3 - گنجانده شدهاند. این عملیات هسته اصلی یادگیری عمیق توزیعشده امروزی را تشکیل میدهند.
موازیسازی سهبعدی (3D Parallelism): هوفلر از اولین کسانی بود که مفهوم اکنون شناختهشده «موازیسازی سهبعدی» را توسعه داد و کشف کرد، مفهومی که طراحی زیرساخت برای صنعت هوش مصنوعی را هدایت میکند. متعاقباً، او و همکارانش به توسعه تکنیکهایی برای پایپلاینینگ کارآمد، ارتباطات تُنُک، تُنُکی مدل و کوانتیزهسازی ادامه دادند. این کار باعث شتاب تجمعی ۱۰۰۰-۱۰ برابری بارهای کاری هوش مصنوعی در رایانههای مدرن شده است.
پروتکلهای مسیریابی و توپولوژیهای شبکه: پروتکلهای مسیریابی شبکه سطح پایین و توپولوژیهای شبکهای که هوفلر و همکارانش برای شبکههایی مانند Myrinet و InfiniBand توسعه دادند، هزاران ابررایانه هوش مصنوعی و HPC را تأمین قدرت میکنند. این مشارکتها برای سیستمهای هوش مصنوعی با عملکرد بالا که مدلهای زبانی بزرگ (LLM) مانند ChatGPT را آموزش میدهند، محوری هستند.
یانیس یوانیدیس، رئیس ACM، گفت: «ظرفیت رایانههای با عملکرد بالا به طرز شگفتانگیزی افزایش یافته است. تنها در دو سال گذشته، ما وارد دوران رایانههای اگزااسکیل شدهایم که میتوانند یک میلیارد میلیارد محاسبه در ثانیه انجام دهند. اما رایانههای با عملکرد بالا بدون الگوریتمها و استانداردهای زیربنایی که به آنها امکان پردازش هجوم عظیم دادهها را میدهند، کار چندانی نمیتوانستند انجام دهند.»
یوانیدیس ادامه داد: «در حالی که هوفلر بسیاری از این نوآوریها را زمانی که هنوز دانشجو بود معرفی کرد، آنها همچنان روش قطعی برای برنامهنویسی سیستمهای بسیار موازی امروزی باقی ماندهاند. قابلیتهای حاصل از این سیستمها پیشرفتهای قابل توجهی را در هوش مصنوعی، علوم طبیعی و بسیاری از حوزههای دیگر امکانپذیر کرده است.»
سالیل پارخ، مدیرعامل اینفوسیس، گفت: «ما در میانه دوران هیجانانگیز هوش مصنوعی هستیم که نوید بزرگی برای آینده دارد. تورستن هوفلر نقش مهمی در پیشبرد رایانش با عملکرد بالا ایفا کرد که به نوبه خود، انقلاب کنونی هوش مصنوعی را تغذیه کرد. جایزه محاسبات ACM برای تقدیر از "متخصصان در اوایل تا اواسط دوران حرفهای" در نظر گرفته شده است که کارشان عمق و تأثیر دارد. با توجه به اینکه بخش زیادی از کارهای مهم هوفلر در دهه ۲۰ زندگیاش انجام شده است، او نمونهای برای جوانان است که سن مانعی برای موفقیت در محاسبات نیست. اینفوسیس مفتخر است که از زمان تأسیس این جایزه در سال ۲۰۰۷، حامی آن بوده است.»
هوفلر استاد علوم کامپیوتر در دانشگاه ETH زوریخ (مؤسسه فدرال فناوری سوئیس) است، جایی که او به عنوان مدیر آزمایشگاه رایانش موازی مقیاسپذیر خدمت میکند. او همچنین معمار ارشد هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در مرکز ملی ابررایانش سوئیس (CSCS) است. هوفلر مدرک Diplom Informatik (معادل کارشناسی ارشد علوم کامپیوتر) را از دانشگاه فنی کمنیتس و دکترای علوم کامپیوتر را از دانشگاه ایندیانا دریافت کرده است.
افتخارات هوفلر شامل مدال ماکس پلانک-هومبولت، جایزهای برای دانشمندان برجسته در اواسط دوران حرفهای؛ جایزه سیدنی فرنباخ انجمن کامپیوتر IEEE، که از مشارکتهای برجسته در کاربرد رایانههای با عملکرد بالا تقدیر میکند؛ و جایزه گوردون بل ایسیام، که دستاوردهای برجسته در رایانش با عملکرد بالا را به رسمیت میشناسد، میباشد. او عضو آکادمی علوم اروپا (Academia Europaea)، عضو برجسته IEEE و عضو برجسته ACM است.
جایزه محاسبات ACM به طور رسمی در ضیافت سالانه جوایز ACM در روز شنبه، ۱۴ ژوئن در هتل پالاس سانفرانسیسکو به هوفلر اهدا خواهد شد.