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國內(nèi)哪所高校擁有最強(qiáng)超算？

上海交通大學(xué)最新啟用的科學(xué)計(jì)算中心奪得這個第一。

有多強(qiáng)呢？雙精度算力峰值超過6PFlops （6千萬億次/秒）。

就是放到全世界頂尖高校中去比也能排到第5位，僅次于MIT，力壓劍橋、哈佛。

高性能計(jì)算在理論科學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)之后已成為人類科學(xué)研究的第三大范式。

近年來，各大高校也紛紛自建計(jì)算中心以滿足師生搞研究的需要，上海交大就是其中走在前列的。

在他們的“交我算”計(jì)算平臺上，云計(jì)算、人工智能計(jì)算、科學(xué)計(jì)算、大數(shù)據(jù)存儲平臺此前就已皆備。

從實(shí)時運(yùn)行情況中可以看到，各學(xué)院、研究所還有校屬醫(yī)院都在積極排隊(duì)上機(jī)，常年高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。

從學(xué)科來看，材料、機(jī)械、物理、生物、醫(yī)學(xué)全都需要算力，資源十分緊張。

正是為解決這個問題，上海交大現(xiàn)在又雙叒叕添一座新的科學(xué)計(jì)算中心。

新科學(xué)計(jì)算中心落座李政道研究所，研究所重點(diǎn)方向是宇宙學(xué)、粒子物理，這些領(lǐng)域的研究將如何用到超算？

上至天文，下至量子

上海交大此前已有高性能計(jì)算集群π2.0，雙精度峰值為2.1PFlops。各院系師生在這個高性能計(jì)算平臺上已展開多領(lǐng)域研究工作。

以物理學(xué)院的張駿教授為例，他的研究方向之一引力波問題就離不開超算。

本月他在計(jì)算平臺上利用率甚至排到第4位。

根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，引力波是“時空的漣漪”，是有質(zhì)量的物體在運(yùn)動時對時空的擾動。

這種擾動會隨著距離而衰減，長期以來引力波一直很難被直接觀測到。

只有黑洞合并這類宇宙中的大事件才能產(chǎn)生以人類現(xiàn)有技術(shù)能探測到的引力波。

但茫茫宇宙中又有大量噪聲信號，想從中識別出引力波是另一大難題。

這時，強(qiáng)大算力才能做到的的模擬黑洞合并過程就成了重要研究手段。

使用超算求解廣義相對論方程可以得到引力波的數(shù)值模擬，幫助科研人員從探測到的嘈雜信號中識別出屬于引力波的部分。

除了宏觀的天體物理，微觀的粒子物理需要的算力也十分龐大。

上海交大物理與天文學(xué)院還有工作組正在開發(fā)一套利用照相系統(tǒng)分析海水光學(xué)性質(zhì)的全新方法。

他們借助超算模擬光子在水中的路徑，以及光子被水分子散射和吸收的情況。

其中一輪模擬需要500萬個光子，而遍歷整個參數(shù)空間則需要近4000輪模擬。

除了物理研究，上海交大的科研工作者還基于超算平臺修改AlphaFold的運(yùn)行流程。

開發(fā)出的ParaFold優(yōu)化了并行運(yùn)算，使運(yùn)算效率達(dá)到原流程的14倍。

現(xiàn)在有了新的科學(xué)計(jì)算中心，在已有的2.1PFlops再添6PFlops，相信能助力上海交大師生做出更多科研突破。

另外值得注意的一點(diǎn)是，新科學(xué)計(jì)算中心建在李政道研究所新啟用的實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)部，占地僅為300平方米。

通常超算中心給人的印象多是一座獨(dú)立的建筑物，達(dá)到6PFlops這個規(guī)模的怎么也得半個足球場那么大。

這次的科學(xué)計(jì)算中心卻能建在一座實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)，僅用了14個機(jī)柜，獲得一般通用數(shù)據(jù)中心70個機(jī)柜才能達(dá)到的算力。

計(jì)算密度達(dá)到通用數(shù)據(jù)中心的5倍，機(jī)房面積更是不足通用機(jī)房的1/10。

在寸土寸金的上海極大節(jié)省了建設(shè)成本，怎么做到的？

不光占地少，連冬季供暖都包了

超算中心要提高計(jì)算密度，使用的硬件配置要夠強(qiáng)大。

上海交大這次的“思源一號”高性能計(jì)算機(jī)，采用了英特爾最新Whitley平臺Icelake CPU。

具體型號Xeon Platium 8358，32核心，主頻2.6Ghz。

GPU方面也沒省著，直接上的英偉達(dá)旗艦A100。

服務(wù)器機(jī)箱采用聯(lián)想的ThinkSystem SD650 V2和SD650-N V2，搭載了聯(lián)想“海神”溫水冷方案。

這里的溫水冷技術(shù)便是節(jié)省占地面積的關(guān)鍵。

冷卻水直接接觸CPU、內(nèi)存和其他產(chǎn)熱組件，通過流動循環(huán)帶走熱量，省去了風(fēng)扇的位置。

因?yàn)樗膶?dǎo)熱效果比空氣強(qiáng)很多，可以更密集擺放，達(dá)到5倍計(jì)算密度。

更進(jìn)一步，因?yàn)槭褂玫氖?strong>50°C溫水，又省去了冷水機(jī)組和換熱器的空間，可以進(jìn)一步壓縮機(jī)房的占地面積。

溫水冷技術(shù)還能提升能源利用效率（PUE, Power Usage Effectiveness）。

中國數(shù)據(jù)中心的平均PUE 1.9，意味著每用1度電計(jì)算，就需要額外0.9度電給計(jì)算設(shè)備進(jìn)行散熱。

而上海交大新計(jì)算中心的PUE值可以到1.1，節(jié)省了42%的電力和二氧化碳排放。

最后，溫水散熱系統(tǒng)的出水溫度有60°C，這些余熱也沒有浪費(fèi)。

冬天余熱會用于實(shí)驗(yàn)樓中間球體連接區(qū)域的供暖。

平時還能用于食堂廚房的熱水加熱、地下室除濕，以及拓?fù)淞孔雍蜁r間投影兩個實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)溫控。

據(jù)上海交大介紹，余熱回收再利用的方案每年可再減少950噸、10%左右的碳排放，同時每年節(jié)省150萬元以上的費(fèi)用。

李政道研究所實(shí)驗(yàn)樓已于近日正式啟用，成了研究所全體人員的新家。

看來這個冬天，科研工作者們不光能享受超算提供的強(qiáng)大算力，還能感受到計(jì)算中心帶來的溫暖。

說起來，上海交大新科學(xué)計(jì)算中心從4月才開始建。

當(dāng)時是上海交大125周年校慶，聯(lián)想CEO楊元慶決定個人出資一億元人民幣，捐建一座全國高校一流的高性能計(jì)算中心，年內(nèi)便已完成交付。

在12月14日的科學(xué)計(jì)算中心揭牌儀式上，交大還與聯(lián)想集團(tuán)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。

聯(lián)想集團(tuán)將在未來三年內(nèi)持續(xù)在技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、投資孵化等領(lǐng)域投入兩億元資金。

投入包括建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)碩士/博士生、設(shè)立獎助學(xué)金、創(chuàng)業(yè)孵化基金等產(chǎn)業(yè)研合作項(xiàng)目。

那么上海交通大學(xué)為什么選擇與聯(lián)想合作？

一方面楊元慶正是上海交大計(jì)算機(jī)系81級的校友。

這里還有一個小故事。

楊元慶自己在上海交大上學(xué)時候整個計(jì)算機(jī)系電腦都很少，基本都是更早的一位校友企業(yè)家王安捐贈的，當(dāng)時他就勵志以后能回饋母校。

另一方面聯(lián)想作為超算供應(yīng)商實(shí)力也很強(qiáng)了。

在全球超算榜單TOP500上，聯(lián)想作為制造商連續(xù)8年獲市場占有率第一。

除了捐贈上海交大外，聯(lián)想超算也會在即將到來的北京冬奧會上提供精確到分鐘級和百米級的天氣預(yù)報(bào)服務(wù)。

對于新科學(xué)計(jì)算中心，對于新實(shí)驗(yàn)樓，李政道研究所的新任所長張杰院士曾做出展望：

李政道研究所要建設(shè)成為世界頂級的前沿基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)，形成“上海學(xué)派”，發(fā)揮新型研發(fā)機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新引擎作用。

讓我們拭目以待。