南方科技大學(xué)快速建設(shè)世界一流超算系統(tǒng)

原標(biāo)題：南方科技大學(xué)快速建設(shè)世界一流超算系統(tǒng)

如果是第一次聽說南方科技大學(xué)（以下簡稱“南科大”），很可能并不會將其和清華大學(xué)、北京大學(xué)這樣的一流高等學(xué)府聯(lián)系在一起。然而事實是，南科大在中國內(nèi)地高校排名第八，數(shù)據(jù)源于泰晤士高等教育世界大學(xué)排名（THE）。

2010年12月，教育部批準(zhǔn)南科大正式籌建。2012年4月，教育部正式批準(zhǔn)建立南科大，并賦予學(xué)校探索具有中國特色的現(xiàn)代大學(xué)制度、探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重大使命。2015年正式進(jìn)入廣東省高水平理工科大學(xué)建設(shè)行列。2018年，南科大成為歷史上最快獲批國務(wù)院學(xué)位辦新增博士學(xué)位授權(quán)單位，同時入選廣東省高水平大學(xué)重點建設(shè)高校。南科大至今滿打滿算才走過8個年頭，和這樣的榮譽之間似乎不可能劃上等號，即便放眼全世界也少有這樣的奇跡，南科大卻做到了。

南科大憑的是什么？最直觀的依據(jù)肯定是研究成果，舉一個例子，援引THE數(shù)據(jù)，南科大論文篇均被引次數(shù)位列中國內(nèi)地高校第一。間接呢？是越來越多教授的加入，越來越多先進(jìn)研究設(shè)備的支撐，二者相得益彰，推動著南科大的進(jìn)步。

據(jù)南方科技大學(xué)副校長兼總務(wù)長魯春介紹，2017年的時候南科大還只有近200位教授，而現(xiàn)在是近400位，增長速度驚人。至于先進(jìn)的研究設(shè)備，在最新一期全球TOP 500超算集群中排名第127位的太乙便是最好的證明。事實上，太乙也是除了軍工類院校外，國內(nèi)高校排第一的超算集群。

為什么南科大的教授會增長如此之快？因為待遇？這一點不可否認(rèn)。不過，同時就像魯春說的，很多教授回來并不是單純考慮待遇這樣的問題，還會重點考慮有沒有支持他們繼續(xù)做研究的環(huán)境、設(shè)施。正所謂良將配寶刀。

當(dāng)然，這一切的背后離不開深圳市政府幾乎無條件的資金支持。

日前，筆者有機(jī)會走進(jìn)南科大，參觀并聆聽了關(guān)于太乙的建設(shè)、運行及應(yīng)用情況，收獲頗豐。

超算有多重要？

超算近些年成了高頻詞匯，過去我們提及超算，常關(guān)聯(lián)的場景其實沒有那么多，也就是天氣預(yù)報、海洋環(huán)境研究、材料學(xué)、宇宙科學(xué)研究等。

現(xiàn)在呢？幾乎各行各業(yè)都離不開超算。比如汽車制造、動畫渲染、游戲制作、藥品研發(fā)、船舶設(shè)計、金融分析、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等。由于超算演化出來的基于本真物理、化學(xué)原理的直接數(shù)值計算，在很多領(lǐng)域就如實驗，理論一樣，已經(jīng)成為獨立的科學(xué)研究工具。

拿南科大為例，學(xué)校超過半數(shù)的學(xué)科研究都會用到超算系統(tǒng)。比如，材料科學(xué)、人工智能、生物學(xué)、空氣動力學(xué)、化學(xué)等。

南方科技大學(xué)副校長兼總務(wù)長 魯春

由此也就不難理解為什么超算被提及的越來越多，甚至重視程度已經(jīng)上升到了國家層面。說到底，超算關(guān)乎每個行業(yè)的前景，關(guān)乎國家的未來競爭力。

中國超算正在崛起

在這樣的大背景下，應(yīng)該說中國超算近些年取得了長足的進(jìn)步。可以從兩個維度看：

一、數(shù)量。以最新公布的全球超級計算機(jī)Top 500排行榜為例，雖然美國重新拿下了榜首的位置，但中國上榜超算系統(tǒng)的數(shù)量仍然保持快速增長勢頭，從2018年上半年的206臺增加到了227臺，占總數(shù)的比重增加到45%以上。

其中特別值得一提的是，Top 500榜單中的十大超算系統(tǒng)生產(chǎn)商中有4家為中國企業(yè)，且聯(lián)想以140臺的上榜數(shù)量再獲冠軍，在上一期Top 500榜單中，聯(lián)想的上榜數(shù)量為117臺。

二、應(yīng)用情況。眾所周知，如果沒有應(yīng)用，超算系統(tǒng)只是一臺龐大的計算機(jī)，并沒有價值，只有有效利用起來，才能為各行各業(yè)帶來價值，對社會進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。而不得不說，應(yīng)用方面，中國超算走的也很快。

這其中，南科大就是一個典型，系統(tǒng)先進(jìn)不假，為各個學(xué)科帶來的幫助也是實實在在的。順便說一句，太乙采用的也是聯(lián)想的方案。

下面重點講講太乙的運行情況，從中或許能更真切感受到中國超算的進(jìn)步。

有了太乙，教授們心里踏實了

太乙是南科大建設(shè)的二期超算系統(tǒng)，在此之前南科大已經(jīng)建設(shè)了一期系統(tǒng)，叫啟明。其中，一期系統(tǒng)是2015年開始建設(shè)的，二期是2017年7月啟動的，兩次間隔時間如此短，也側(cè)面反映了南科大的發(fā)展速度。

“太乙”集群采用了英特爾? 至強? 鉑金處理器，包含815個雙路服務(wù)器節(jié)點，5.5PB的存儲容量，F(xiàn)PGA節(jié)點、GPU節(jié)點和胖節(jié)點，采用風(fēng)冷技術(shù)，PUE在1.5左右。其理論計算性能為每秒2500萬億次，實測計算性能為每秒1687萬億次。

而從開始籌建到最終交付使用，太乙歷時近一年，于2018年10月安裝完畢，12月18日開始對全校師生開放使用。

好事多磨，盡管太乙的建設(shè)花了不少時間，但由于提前溝通充分，方案配置妥當(dāng)，評審嚴(yán)格，太乙自投入運行以來受到師生廣泛好評。一個最直接的體現(xiàn)是，原來需要在外找計算資源的教授們，現(xiàn)在可以用太乙了。這省去教授們很多采購超算資源的時間，也節(jié)省了他們的研究經(jīng)費。

在采訪中，魯春講到兩個細(xì)節(jié)，值得有同類需求的機(jī)構(gòu)、組織借鑒。一是建設(shè)之初，南科大幾乎征集了每個學(xué)科、每個教授的意見，這保證了每個學(xué)科都能有用武之地；二是評選過程嚴(yán)格按需求和按規(guī)定流程執(zhí)行。

得益于精細(xì)化的管理和不斷改進(jìn)的作用隊列系統(tǒng)，太乙運行情況良好。比如，南科大計劃采用內(nèi)部購買的方式運作太乙，而不是誰想用就想用，想用多少資源就用多少資源。目前，太乙資源利用得當(dāng)；以后南科大科學(xué)與計算中心會進(jìn)一步幫助用戶提高他們編碼的計算效率。不過，據(jù)魯春透露，按照南科大的發(fā)展速度，可能他們很快就要進(jìn)行升級了。

為什么又是聯(lián)想？

南科大三次招標(biāo)，最終聯(lián)想獲勝。這樣的結(jié)果意外嗎？應(yīng)該說是情理之中的事。要知道Top500中有140臺是聯(lián)想提供的方案，即便聚焦高校與研究機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，目前，全球排名前25位的研究型大學(xué)和機(jī)構(gòu)中，也有17家正采用聯(lián)想的HPC和AI解決方案進(jìn)行研究。

南科大一隅

所以，如果南科大沒選聯(lián)想，才會覺得出乎意料。聯(lián)想為什么會成為越來越多客戶的超算選擇？或者說聯(lián)想在超算方面究竟有著怎樣的實力？不妨從兩個維度來看。

一、產(chǎn)品、技術(shù)創(chuàng)新層面。

聯(lián)想做超算是有積淀的。早在2002年，由聯(lián)想公司研制的深騰1800超級計算機(jī)以1.027TFLOPS的測試性能在中國超算的首次榜單中排名第一。隨后，聯(lián)想又相繼研發(fā)了深騰6800系統(tǒng)、深騰X8800系統(tǒng)，每一代系統(tǒng)的表現(xiàn)都可圈可點。

特別值得一提的是，在這個過程中，聯(lián)想還收購了IBM x86服務(wù)器業(yè)務(wù)，這一舉措也使得聯(lián)想的超算實力大增。

截至當(dāng)前，聯(lián)想超算有很多創(chuàng)新性的技術(shù)。最為人們所熟知的，想必是45℃溫水水冷技術(shù)，聯(lián)想首創(chuàng)，在北京大學(xué)已經(jīng)得到應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱技術(shù)，采用聯(lián)想45℃溫水水冷技術(shù)的北京大學(xué)超算系統(tǒng)未名一號，PUE值能控制到1.1。事實上，在采訪中，南科大也透露未來可能會采用水冷這樣的技術(shù)。

顯而易見，源源不斷的技術(shù)創(chuàng)新為聯(lián)想超算打下了堅實的基礎(chǔ)，推動著聯(lián)想超算事業(yè)不斷向前。

二、應(yīng)用實踐層面。

如前文所述超算脫離應(yīng)用就是一堆計算機(jī)，沒有價值。深知這一點的聯(lián)想在發(fā)展超算的道路上走出了自己獨有的一條道路，那就是聯(lián)想不僅搞底層系統(tǒng)、軟件的研究創(chuàng)新，還在應(yīng)用層面投入了很多資源，比如，近些年聯(lián)想邀請了眾多跨學(xué)科的專業(yè)人才加盟。

由此也就不難理解為什么聯(lián)想超算的進(jìn)步會如此神速？核心就兩句話，人無我有，人有我精。

截至當(dāng)前，聯(lián)想超算支持著全球160多個國家眾多領(lǐng)域的突破性研究，包括癌癥、大腦研究、天體物理學(xué)、人工智能、氣候科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、汽車和航空等，幾乎覆蓋各行各業(yè)。

總結(jié)全文，南科大的應(yīng)用實踐給了我們?nèi)c啟示：一、中國超算事業(yè)發(fā)展很快，實力進(jìn)步很明顯；二、超算帶來的價值很可觀；三，聯(lián)想是值得信賴的超算合作伙伴。

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