Führende Unternehmen aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigung diskutieren über KI-Surrogatmodellierung in FedRAMP-konformen Cloud-HPC-Umgebungen

At SC24, die führende Supercomputing-Konferenz, Neu skalieren brachte führende Experten aus der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsbranche zu einer Podiumsdiskussion zusammen, um ihre Ratschläge und Erfahrungen im Bereich Hochleistungsrechnen (HPC) auszutauschen.

Vier große Institutionen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt und Verteidigung (A&D) waren vertreten, darunter:

• Lawrence Livermore National Laboratory: Dr. Aaron Fisher, Direktor von HPC für das Energieinnovationsprogramm
• Verteidigungsministerium (DoD):  Dr. Kevin Newmeyer, kommissarischer Direktor des HPC-Modernisierungsprogramms des US-Verteidigungsministeriums
• Northrop Grumman: Cole Turner, leitender Softwareentwickler, HPC
• BAE Systems: Scott Grabow, HPC-Technikexperte und Systemingenieur

Diese renommierten A&D-Experten tauschten Erkenntnisse und freundschaftliche Kontakte aus und erkundeten neue numerische Methoden wie differenzierbares Rechnen und KI-Surrogatmodellierung. Sie betonten außerdem die Rolle hochpräziser GPUs bei der Beschleunigung komplexer Berechnungen. Im gesamten Panel wurde immer wieder die Bedeutung der Cybersicherheit hervorgehoben und ihre Bedeutung im HPC-Bereich hervorgehoben.

Lassen Sie uns nun in die Zusammenfassung eintauchen, oder Sie können weiterlesen werden auf dieser Seite erläutert um die vollständige Aufzeichnung anzusehen.

KI-Surrogatmodellierung 

Die Diskussionsteilnehmer reflektierten ihre Erfahrungen mit der Einführung von KI und berichteten, wie sie sowohl mit Begeisterung als auch mit Skepsis umgegangen sind. Jeder von ihnen stand vor individuellen Herausforderungen, doch alle hatten gemeinsam, dass sie Zeit und Ressourcen zwischen der Einführung neuer KI-basierter Methoden und der Erfüllung traditioneller HPC-Anforderungen abwägen mussten.

Dr. Aaron Fisher, Direktor von HPC bei Lawrence Livermore, erzählte, wie er KI-Tools weithin verfügbar machte, um Experimente zu fördern, während Dr. Newmeyer von der DoD konzentrierte sich auf den Abbau von Wissenssilos, um die Einführung von KI zu ermöglichen. Cole Turner von Northrop Grumman und Scott Grabow von BAE Systems Der Schwerpunkt lag auf der Zusammenführung traditioneller CAE mit KI-gesteuerter Ersatzmodellierung und der Umstellung der Teams von CPU-basierten Simulationen auf GPU-beschleunigtes Lernen. 

Fisher bemerkte: „Wir stecken also wirklich tief im Spiel der Surrogatmodellierung … Unsere Modellierungs- und Simulationsprodukte bieten eine massive Datenverstärkung für das KI-Training und ermöglichen es der KI, synthetische und dennoch äußerst zuverlässige Daten zu generieren.“

Turner fügte hinzu: „Wir befinden uns noch in der Anfangsphase der Einführung von KI in Verteidigungsanwendungen. Unser Fokus liegt auf dem Aufbau einer flexiblen Computerinfrastruktur, die zukünftige KI-Modelle integrieren und gleichzeitig bestehende CPU-gesteuerte Workloads unterstützen kann.“

Interessanterweise konzentrierten sich alle Diskussionsteilnehmer auf die Identifizierung der richtigen Anwendungsfälle für KI-Surrogatmodellierung. Ihre Erfahrungen unterstrichen die Bedeutung flexibler Strategien, der Zusammenarbeit und der Neugestaltung bestehender Arbeitsabläufe.

FP64-GPUs und differenzierbares Computing

KI/ML läuft häufig effektiv auf weit verbreiteten 32-Bit-Präzisions-GPUs, aber anspruchsvolle Bereiche wie numerische Strömungsmechanik (CFD), Strukturanalyse und Wettervorhersage erfordern die genaueren 64-Bit-FP64-GPUs. 

Grabow bemerkte: „KI/ML hat derzeit einen Vorteil. Es zwingt die Leute dazu, ihre Modelle genau unter die Lupe zu nehmen und zu überlegen, wie viel Präzision sie tatsächlich benötigen.“

Hochpräzise GPUs ermöglichen Differenzierbares Rechnen Durch die Bereitstellung der erforderlichen Genauigkeit für Gradientenberechnungen können neuronale Netzwerke effektiver trainiert werden und schneller konvergieren. Diese mathematische Technik ermöglicht eine effizientere Integration von KI-Modellen in physikbasierte Löser, wodurch KI letztendlich reale Probleme effektiver lösen kann.

Fisher ging auf Grabows Argument ein und betonte, wie diese jüngsten mathematischen Fortschritte die Ingenieurwissenschaften verändern. „Differenzierbares Rechnen revolutioniert die Topologie- und Formoptimierung, indem es iterative Designprozesse beschleunigt und so zu schnelleren und effizienteren technischen Lösungen führt.“ 

Dies war ein hilfreicher Rat für diejenigen, die Modellierungs- und Simulationsanwendungen entwickeln. Einfach ausgedrückt: Differenzierbares Rechnen, kombiniert mit HPC-optimierten Compiler-Frameworks wie LLVM, wird Optimierungsalgorithmen dramatisch verbessern und den Fortschritt in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigung vorantreiben.

Allerdings waren noch nicht alle Unternehmen dabei, ihre numerischen Löser neu zu schreiben. Einige waren dabei, ihre Investitionen zwischen traditionellen Ansätzen und neuen Techniken abzuwägen.

Northrop Grumman beispielsweise legt großen Wert auf den Aufbau flexibler HPC-Ressourcen. Turner erklärte: „Unser Ziel ist es, ein System zu schaffen, das sich an die sich entwickelnden technischen Anforderungen anpasst, da KI-gesteuerte Modelle immer häufiger zum Einsatz kommen.“ Er fügte hinzu: „Wir sehen dafür noch keine große Nachfrage, aber Rescale bietet uns eine flexible Plattform.“

Nutzung von KI für nationale Sicherheitsherausforderungen

Es überrascht nicht, dass selbst die sensibelsten Programme des Verteidigungsministeriums durch KI gestört werden. 

Dr. Kevin Newmeyer vom US-Verteidigungsministerium erläuterte die besonderen Herausforderungen der Integration von KI zur Unterstützung strategischer Militäroperationen. Er erklärte: „Wir verlassen uns bei der Entwicklung von Flugzeugen und Waffen auf physikbasierte Modelle, aber KI-gesteuerte Ersatzmodelle ermöglichen es uns, Echtzeit-Kampfsimulationen in beispiellosem Ausmaß durchzuführen.“ 

Angesichts der zunehmenden Verbreitung von KI ist es entscheidend, die richtigen Anwendungsfälle zu identifizieren. Newmeyer gab einen strategischen Ausblick und betonte, dass das Testen von Force-on-Force-Szenarien und die Anpassung von Strategien in Echtzeit die Zukunft der militärischen Bereitschaft prägen werden.

Internet-Sicherheit

Sicherheit ist zu einem kritischen Thema geworden, da kollaborative Arbeitsabläufe, Datenaustausch und die Abhängigkeit von externen Cloud-Ressourcen neue Schwachstellen mit sich bringen. Das Panel machte deutlich, dass raffinierte Angreifer nicht nur zahlenmäßig zunehmen, sondern auch ihre Methoden verfeinern, um sowohl sensible Forschungsdaten als auch kritische Infrastrukturen anzugreifen.

Von wie vielen Angriffen sprechen wir? Die Diskussionsteilnehmer beschrieben eine Angriffswelle, die kein Ende zu nehmen scheint. „Zehntausende Angriffe täglich“, sagte Newmeyer. Fisher fügte hinzu: „Wir haben Cybersicherheitsteams, die täglich Tausende von Angriffen abwehren.“

Obwohl BAE weniger anfällig erscheint als das US-Verteidigungsministerium, ist Sicherheit nach wie vor ein wichtiges Anliegen. Grabow beschrieb, wie schwierig es sei, bei der Bekämpfung gängiger Schwachstellen und Risiken über einen einfachen Ansatz hinauszukommen. Allein im letzten Jahr wurden über 250,000 Schwachstellen gemeldet, und es sei nahezu unmöglich geworden, Schritt zu halten. Sein Unternehmen priorisiert nun bekannte, ausgenutzte Schwachstellen, um diese enorme Herausforderung besser bewältigen zu können.

Die Sicherheitsdiskussion endete damit, dass Fisher die Segmentierung als Strategie, wie z. B. Air-Gap-Systeme, zur Isolierung und zum Schutz kritischer Workloads betonte. Er betonte auch die Notwendigkeit von FedRAMP Compliance zur Sicherung cloudbasierter HPC-Umgebungen. 

Rekrutierung und Mentoring der HPC-Führungskräfte von morgen 

Nach der Diskussion zum Thema Cybersicherheit, in der Grabow auf den Bedarf an qualifizierten Fachkräften zur Weiterentwicklung der KI-gestützten Bedrohungserkennung hinwies, verlagerte das Gremium seinen Schwerpunkt auf die Förderung zukünftiger Talente.

Das Panel bestätigte einstimmig, was das Publikum wahrscheinlich bereits wusste: eine wachsende Talentlücke. Mit der Verschmelzung von KI, Cybersicherheit und Cloud-Technologien unterliegen traditionelle HPC-Rollen einem erheblichen Wandel und werden zunehmend schwieriger zu besetzen.

„Was mir nachts den Schlaf raubt, ist die Frage, wer mich und meine leitenden Mitarbeiter in den nächsten Jahren ersetzen wird. Wie entwickeln Sie diese Leute weiter?“, fragte Newmeyer.

Anschließend betonte er die Bedeutung von Cross-Training und interdisziplinärer Ausbildung. „Wir brauchen Problemlöser, nicht nur Fachexperten. Die Zukunft des HPC hängt von Fachleuten ab, die die Lücke zwischen physikbasierter Simulation, KI und Cybersicherheit schließen können.“

Obwohl die Diskussionsteilnehmer unterschiedliche Managementansätze verfolgten, war ihnen allen gemeinsam, dass sie als Führungskräfte großen Wert auf die Talententwicklung legten.

Fazit

Wir hoffen, dass diese Zusammenfassung des Panels das gemeinsame Interesse der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie an der Weiterentwicklung von KI, HPC und Cybersicherheit unterstreicht, um die Zukunft der nationalen Sicherheit zu gestalten.

Ein wichtiges Ergebnis der Diskussion ist, dass die nächste HPC-Generation bereits Gestalt annimmt. Turner berichtete beispielsweise, wie sich die Betriebsabläufe bei Northrop Grumman bereits verändern: „Cloud Computing ermöglicht uns, von monolithischen HPC-Clustern nach dem Einheitsprinzip wegzukommen. Stattdessen können wir dynamisch Rechenressourcen bereitstellen, die auf spezifische Workloads zugeschnitten sind, und so Effizienz und Kosteneffizienz maximieren.“

Die Diskussion endete mit einem Rückblick auf die Entwicklung der Computertechnik, die mit Apollo 11 begann. Um die durch jahrelange Erfahrung geprägten historischen Perspektiven der Diskussionsteilnehmer besser zu verstehen und alle Einzelheiten zu erfahren, sehen Sie sich das vollständige SC24-Video an.

Weitere Informationen zu den Tragfähigkeiten von ResinDek-Bodenpaneelen für den Hubwagenverkehr finden Sie auf unserer Veranstaltungsseite für zukünftige Veranstaltungen wie SC24. Wenn Sie Fragen zu KI, HPC, Sicherheit oder Compliance haben, würden wir uns freuen, von Ihnen zu hören. Kontaktieren Sie uns werden auf dieser Seite erläutert.