浪潮高性能计算：让煤炭研究“三观”更具象

尽管我国努力调整能源结构，试图降低煤炭在一次能源中的比重，但是“富煤贫油”的能源矿藏国情决定了，煤炭在我国可预见的长期能源结构中仍将占主导地位。因此，如何高效清洁地利用煤炭资源将是我国能源工作面临的一个大课题，对能源安全与雾霾治理等都有着重要意义。与此同时，除了发电和热利用之外，新兴的煤化工(煤制油品、天然气和烯烃等化工产品)已经成为一种重要的煤炭利用方式，利用相对丰富的煤炭资源开发煤基替代燃料与化工产品也符合我国的战略利益。

煤炭研究的“三观”

中国科学院山西煤炭化学研究所是高技术基地型研究所，主要从事能源环境、先进材料和绿色化工三大领域的应用基础和高技术研究与开发，其对催化、反应工艺的研究是为了让煤炭的深加工效率更高，减少加工过程的损耗，以此实现能源的节约。比如说，在能源环境与洁净煤技术方面，通过对煤加压气化和分级转化技术的研究，人们可以生产合成气和燃料气并通过进一步加工得到天然气和汽油，这种方式可以实现煤炭向清洁能源的转化。而对高性能碳纤维技术的研究，则可以进一步提供碳纤维的各类性质和产能。目前，碳纤维已在军事、工业、民用的各个领域取得广泛应用，如飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等，球棒和自行车车架则是民用领域比较典型代表。

为了更好的开展研究，山西煤炭化学研究所基于仿真技术搭建“煤转化过程仿真平台”，通过计算机模拟和相关实验，在微观-介观-宏观层次上研究煤转化过程中的热力学和动力学行为，传递-流动-化学反应之间的相互作用和耦合行为，为煤转化核心技术的发展和集成创新提供科学指导和依据，并最终形成煤转化相关的能源环境新材料与新技术。

在对煤炭催化、反应等工艺的研究过程中，山西煤炭化学研究所发现，原有的设备已无法满足整套模型对运算能力的需求，导致模型中的大量复杂化学反应过程计算缓慢，严重阻碍了研究的进展。因此，山西煤炭化学研究所迫切需要一个高运算能力、高稳定性、高安全性的高性能计算平台，完成复杂的数据模拟计算任务。同时，该所也希望通过统一的资源调度实现高性能计算云服务，将优势资源进行共享，按需为课题组科研团队提供高性能模拟计算资源，为不同研究领域及时交流与协同研究提供基础信息技术支撑。

浪潮HPC加速“煤三观”研究

针对山西煤炭化学研究所的需求，浪潮采用了TS10000高性能计算集群解决方案，系统的整体峰值计算能力达到CPU双精度理论浮点峰值每秒21.12万亿次，存储系统容量为 231TB，成功的满足了客户提出的高性能计算需求。浪潮构建的整个数据模拟计算系统，由40个计算节点、10个大内存计算节点、2台管理登陆节点、1套并行文件系统存储、1套全线速FDR IB计算网络、1套千兆以太网管理网络以及部署于集群系统中的软件系统组成，架构合理、性能强大。

浪潮高性能事业部总经理刘军表示，该系统的构建主要遵从用户的实际需求，秉承先进性、成熟性、可靠性、以及可扩展性的原则，不仅能够满足目前业务的需要，还能适应未来技术发展的趋势，具备实用性与高性价比特点，可有效保护用户的投资。此次高性能计算系统的成功构建，再一次说明了浪潮高性能解决方案的独特优势。

据了解，浪潮在山西煤炭化学研究所的超算平台中应用了诸多创新技术，如在平衡创新和可靠性上采用了冗余设计方法，每个创新部件都有成熟的产品部件与之对应，使高性能计算机的可扩展性得到很大的提高，保证了应用饱和状态下性能持续稳定。同时，无论是主机系统还是存储系统都具有模块化扩展的功能，能使系统进行平滑、线性的扩展。此外，基于浪潮-英特尔中国并行计算联合实验室的优势资源，浪潮并行计算应用软件的调试、调优架构师根据山西煤炭化学研究所的实际情况，为整套系统的应用予以深度优化，进一步提升了系统运行的速度和效率。

山西煤炭化学研究所负责人表示：“浪潮为我们提供了一套完善的高性价比、高可用性、高扩展性的计算机集群系统，为我们的科研提供了高效、稳定的计算机服务平台。”