高性能計算已經廣泛應用于科學研究、工程設計、氣象預報、生物信息學、金融分析等眾多領域。尤其在人工智能、大數據等新技術快速發展的今天,高性能計算的應用范圍正進一步擴大,成為科學研究,重大課題攻關的關鍵支撐力量。
在科研創新的征途上,算力的角色愈發顯著,成為推動科學發展的關鍵力量。正如諾貝爾獎得主威爾遜所言:“當今科學研究的三大支柱為實驗、理論,以及計算。”在這一背景下,高性能計算(HPC)已不僅是衡量高校科研實力的重要指標,更是其發展潛力的象征。
作為教育部直屬的全國重點綜合性大學,蘭州大學先后入選國家“211工程”“985工程”和“雙一流”建設高校,并始終站在學科交叉與科研創新的前沿。目前,蘭州大學在化學、物理、生物、資源環境、大氣、工程力學等基礎研究領域擁有科研優勢,高性能計算平臺為科研人員提供了快速實現科學發現和技術突破的強大動力。通過與華為等科技企業的合作,蘭州大學已經構建起西北地區算力最強的超算中心,在支撐自身科研創新和人才培養的同時,也推動了高性能計算在教育行業的廣泛應用。
日前,在蘭州大學主辦的“算無界 智未來一2024蘭州大學高性能計算創新研討會”上,蘭州大學更是全面深入分享了自身在高性能計算的最新成果和應用實踐,也為推動高性能計算與人工智能的融合,促進HPC+AI技術在教育領域的廣泛應用和深入研究提供了新思路和新方法。
異軍突起,高性能計算成為科研利器
今年4月,在2024世界大學生超級計算機競賽(ASC24)總決賽中,蘭州大學超算團隊再次取得一等獎的好成績。ASC世界大學生超級計算機競賽作為世界三大超算競賽之一,旨在通過大賽平臺推動各國及地區間超算青年人才交流和培養,提升超算應用水平和研發能力,發揮超算的科技驅動力,促進科技與產業創新。
對于蘭州大學來說,這一成績的取得,與學校在超算中心建設上的持續投入密不可分。自2006年蘭州大學首個高性能計算平臺項目正式投入使用,標志著蘭州大學高性能計算領域的研究步入正軌,促進了交叉學科的發展,增強了學校的科研實力和交叉學科人才培養。
2019年蘭州大學超算中心成立,為師生提供了更加便捷的高性能科學計算服務,滿足了多個學科對大規模科學計算和海量存儲的需求,實現學校高性能計算資源統一管理,高效使用和可持續發展。
2020年6月,蘭州大學超算中心完成高性能計算平臺一期建設,浮點計算能力達到1218萬億次,并配備4PB存儲,總核數達到12304個。此次建設,華為基于自身在數據中心以及高性能計算領域的深厚積累,為蘭州大學提供了包含模塊化數據中心、計算、存儲、網絡、安全等在內的一整套高性能計算解決方案。
面對日益復雜的科研任務、不斷增長的數據處理需求以及AI等新興技術領域的快速崛起,蘭州大學現有超算系統的計算能力和存儲資源逐漸顯現出不足,難以滿足日益增長的研究需求。蘭州大學超算中心攜手華為開展了高性能計算二期建設,新增6PB存儲、11680核,全面提升了超算系統的計算能力、存儲能力和服務效率。
攜手共進,全面激活高性能計算支撐力
為避免計算資源浪費、解決運維管理復雜、提升用戶體驗等問題,蘭州大學借助華為在教育行業數字化轉型的豐富實踐和生態伙伴的整合能力,與華為等科技企業聯手打造基于容器的HPC解決方案。
蘭州大學超算中心通過構建國內首家大規模容器部署的高性能計算平臺,完成了統一HPC資源池建設,實現了資源的靈活調度和動態釋放。容器HPC的優勢體現在多個層面,包括支持計算課程教學、快速部署復雜應用、資源預留和保障重點項目、解決傳統超算軟件依賴沖突問題,以及支持新興計算模式和圖形交互式計算。
蘭州大學超算中心的平臺服務模式也實現了全面升級,包括共享集群、獨占集群和私有實例,滿足了不同用戶和院系的需求。通過統一規范化管理,平臺資源利用率大幅提升,二期高性能計算資源利用率最高達到85%。
依托高性能計算平臺,蘭州大學超算中心已經為150個研究方向、超過300個研究項目提供了科研支撐,包括全球天氣變化、動植物基因組、新材料探索、藥物研發等多個領域的研究,促進了482篇SCI論文的發表。此外,超算中心還在提升學科交叉,推動AI for Science實踐,強化高性能計算培訓,提升用戶高性能計算應用水平,為學校培養專業性、系統性、交叉性科學計算專業人才發揮重要作用。
提速科研創新,邁向高性能計算新征程
在藥物研發中,一個新藥的研發周期可能要耗費26億美元,90%的新藥研發在臨床試驗和批準上市過程中失敗。為此,越來越多的科研機構開始借助AI的應用,提升新藥研發成功率。有數據表明,借助傳統方式開展新藥研發過程中,從靶點發現到I期藥物臨床實驗往往需要5年以上的時間,而借助AI技術可將這一時間縮短到18個月。
如今,蘭州大學基礎醫學院青年老師正在依托蘭州大學超算中心,積極推進AI在3D藥物設計和醫療診斷中的應用;同時,在醫療診斷方面,通過打造多模態醫療大模型,為病理診斷、智能閱片等提供了有力支撐,使診斷和治療的準確性和效率得到大幅提升。
不僅如此,蘭州大學信息科學與工程學院老師也在基于超算中心所提供的算力,通過建立介觀尺度的神經網絡模型,將微觀層面的神經元與宏觀層面的認知過程聯系起來,開展視覺認知與類腦計算研究。
2023年,由工信部等六部門聯合印發的《算力基礎設施高質量發展行動計劃》明確提出,推動算力結構多元配置,逐步提升智能算力占比,推動智能算力與通用算力協同,滿足不同類型算力業務需求。
蘭州大學超算中心順應智能計算發展趨勢,繼續與華為等科技企業攜手并進,共同探索高性能計算的新邊界,推動HPC與AI的融合發展;共同助力HPC生態建設,探索“移動互聯網”向“移動算力網”的演進。
征程萬里風正勁,重任千鈞再奮蹄。面對高性能計算發展的新浪潮,蘭州大學超算中心也將加快科技創新平臺、學科建設平臺和人才培養平臺建設,為培養科研人才、產出創新成果貢獻力量,助力國家科技進步與發展。
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