国内高校HPC建设如火如荼,如何才能走在科研最前沿?

  前不久,国内2015年高性能计算Top100排行榜揭晓,除了联想、曙光并列排行第一之外,一个不争的事实是以互联网应用为代表的“非传统HPC”正在迅速成为中国HPC市场的主流力量,这是中国互联网崛起的一大表现。与此同时,评委会也着重介绍了排名第100位、来自北京大学高性能计算机系统的情况,评委会之所有如此看重这套HPC系统,是因为以应用数学、计算物理、计算化学、生物研究等科学研究位代表的传统HPC某种程度代表着国家科学研究的水平,尤其是在我国经济实力持续增长、国家大力扶持科研的大背景下,传统HPC并没有湮没,而是展现出更大的活力。

 

  高性能计算科技应用的最前沿

  高校系统的高性能计算机应用,代表着我国教育科研发展的最高水平,以“天河二号”为例,就隶属于国防科技大学,该计算机在全球高性能计算排行榜Top500已经连续6届排名第一。但这样的系统实乃凤毛麟角。

  事实上,自从Top100开始纳入大数据、社交、云计算为代表的非传统HPC系统之后,以高教科研为代表的传统HPC进入Top 100榜单就愈发困难。这不代表传统HPC止步不前,恰恰相反,国内高校对于高性能计算的投入和热情正在不断高涨,国内高校HPC系统的规模也在不断扩大。

  在深圳,南方科技大学利用153个节点的联想System x高性计算系统应用,总体计算能力的峰值达到每秒上百万亿次,有效地帮助科研人员在新能源物理、新型功能材料以及与之相关的凝聚态物理等研究方面取得了丰硕的成果,涵盖了不同维度下的半导体、金属、绝缘体等多种材料的研究,以及对新材料的设计和预测等。

  在厦门,厦门大学化学化工学院的教授,采用计算化学的方法替代了基础化学的瓶瓶罐罐,在包括药物在内的很多计算研发方面取得了突破。在世界屋脊青藏高原,青海大学通过和联想共建三江源水联网高性能计算平台,对长江、黄河和澜沧江三江发源地展开研究,实现了水信息准确预报以及水资源智能调度和高效管理。

  另外值得一提的是南京大学,南京大学在建的高性能计算校级平台部署了65套联想Flex机箱,规模达到896个节点,总体峰值性能达到860万亿次,运算效率超过76%(理论最高值为81%),这个成绩足以进入到今年Top 100前十。

  北大、南大们充分反应出国内高校当前HPC建设的重视,在科学研究越来越离不开高性能计算的今天,高校们都迫切希望利用HPC来走在科学研究的最前沿。

  向“软件并度”要能力

  从规模上,尽管国内高校对于高性能计算需求强烈,并且近年来高校的高性能计算机系统规模也在不断扩大,但速度还是赶不上商业项目发展;并且高校HPC建设仍然存在着较多挑战,比如像专业人才的匮乏,管理运维水平较为落后、缺乏长期规划等。从某种程度来看,高校领域的科研人员是希望有可靠合作伙伴能够在产品、管理、运维以及服务上具有全面能力,这样才能让自身更多精力放在科学研究之上。

  在这种情况下,高校领域充分发挥技术能够和知识水平上的优势,除了对于硬件产品的高性能、可靠性、稳定性要求更高之外,加强对超算平台的统一管理,特别是应用软件的并行度,最大程度发挥现有高性能计算机的计算能力。为此,国内高校领域格外青睐Lenovo System x HPC软件包,在自动并行化、线程并行(OpenMP)、进程并行(MPI)以及混合模式等多种并行技术上,联想高性能计算系统技高一筹。与此同时,通过单点管理、管理命令和界面,联想系统的日常集群管理工作量与单一映像系统相当,这也就大大简化了高性能计算系统的管理,系统的可靠性和稳定性大大提升,而这也是教育科研领域用户所关注的。

  Lenovo System x HPC软件包让高性能计算平台更加灵活、高效,它可以将不同作业分配到不同节点上,保证多个作业同时提交时的高效有序运行,而完整的管理系统则保证了不同类型计算节点能够被充分运用。linpack测试显示,联想Lenovo System x HPC综合解决方案在同类方案中具有更强大的运算能力,以及更高的管理效率。

  据了解,为了进一步满足高性能计算部署、管理和扩展需求,联想成立了一支由Lenovo System x高级专家和HPC系统优化高级工程师组成的专家队伍,这也为高性能计算机应用水平的提高,提供了根本性的保障。

  小结

  教育科研水平代表着一个国家的科技实力和能力。科技是第一生产力,也是因为这个因素,有理由更加关注国内高校高性能计算机的应用状况和水平。现在,国内高教领域的HPC迎来了又一个好时代,合理定位、理性投资、人尽其才、物尽其用是当前高教领域HPC建设所看重的,也值得其他领域借鉴。