北大與聯(lián)想聯(lián)手創(chuàng)造新“第一”：45℃溫水冷卻助力智慧超算落地

1月3日，北京大學(xué)高性能計(jì)算校級(jí)公共平臺(tái)啟用揭牌儀式，在北京大學(xué)簡(jiǎn)樸而又隆重地舉行。“LINPACK效率達(dá)到92.6%，PUE值控制達(dá)1.1，正式上線后平均負(fù)載率達(dá)到98%”……當(dāng)這樣一組華麗得不像實(shí)力派的運(yùn)行數(shù)據(jù)公布后，來(lái)自中國(guó)首個(gè)采用45℃溫水水冷技術(shù)的超算平臺(tái)——北京大學(xué)“未名一號(hào)”，注定會(huì)被寫(xiě)入中國(guó)HPC發(fā)展的編年史中。雖然“未名一號(hào)”只有196個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，集群峰值計(jì)算能力和規(guī)模在國(guó)內(nèi)HPC中只能算中等規(guī)模，但“未名一號(hào)”超算平臺(tái)的啟用，卻實(shí)現(xiàn)了45℃溫水水冷HPC在中國(guó)從0到1的突破，也注定了“未名一號(hào)”將是中國(guó)HPC發(fā)展史上很多個(gè)“第一”記錄的開(kāi)創(chuàng)者。

“未名一號(hào)”超算平臺(tái)啟用，為何受到如此重視？

北京大學(xué)是中國(guó)近代第一所國(guó)立大學(xué)，也是最早以“大學(xué)”之名創(chuàng)辦的學(xué)校，標(biāo)志著中國(guó)近代高等教育的開(kāi)端。北京大學(xué)在歷史上開(kāi)創(chuàng)了諸多的第一記錄，是中國(guó)新文化運(yùn)動(dòng)中心和五四運(yùn)動(dòng)的發(fā)源地，北京大學(xué)匯聚了諸多頂尖學(xué)術(shù)泰斗，也培養(yǎng)了眾多優(yōu)秀人才，推動(dòng)了中國(guó)近現(xiàn)代在理想理論、科學(xué)技術(shù)、文化教育、社會(huì)發(fā)展等多方面的進(jìn)步。

而聯(lián)想集團(tuán)是中國(guó)最大的科技企業(yè)之一，其PC市占率連續(xù)多年雄踞世界首位，聯(lián)想在高性能計(jì)算機(jī)上也是碩果累累，在2002年推出中國(guó)第一臺(tái)萬(wàn)億次的計(jì)算中心，2003年推出的6800成為了中國(guó)第一套HPCTOP500上榜系統(tǒng)，2009年推出了中國(guó)首套百萬(wàn)億次的超算平臺(tái)集群深騰7000。2011年世界上第一臺(tái)大型水冷系統(tǒng)也是聯(lián)想發(fā)明的。在最新的全球HPC TOP500的份額榜單中，聯(lián)想連續(xù)四年以全球第二、中國(guó)第一霸榜。

北京大學(xué)和聯(lián)想集團(tuán)，一個(gè)是中國(guó)高校的標(biāo)桿，一個(gè)是中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)的旗手，在各自領(lǐng)域都有廣泛而深厚的影響力。此次“未名一號(hào)”超算平臺(tái)啟用，獲得了雙方領(lǐng)導(dǎo)層的高度重視。

揭牌儀式前，北京大學(xué)校長(zhǎng)林建華與聯(lián)想集團(tuán)董事長(zhǎng)兼CEO楊元慶，聯(lián)想集團(tuán)高級(jí)副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)中國(guó)區(qū)總裁童夫堯等舉行了會(huì)晤。雙方就未來(lái)AI發(fā)展趨勢(shì)、打造世界一流學(xué)科，吸引優(yōu)秀科學(xué)家、培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)發(fā)展需求的新型人才等話題進(jìn)行了深入交流。北京大學(xué)黨委副書(shū)記兼秘書(shū)長(zhǎng)安鈺峰，北京大學(xué)副校長(zhǎng)兼教務(wù)長(zhǎng)高松院士，及聯(lián)想集團(tuán)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)共同出席了揭牌儀式。

北京大學(xué)及聯(lián)想集團(tuán)高層會(huì)晤

聯(lián)想集團(tuán)董事長(zhǎng)兼CEO楊元慶在揭牌儀式上表示：“今天，由聯(lián)想幫助建設(shè)的國(guó)內(nèi)首個(gè)溫水水冷超算平臺(tái)揭牌，希望能夠?yàn)楸贝蟾鲗W(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展提供技術(shù)支撐，助力重大科研項(xiàng)目的研究，尤其是把握住物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)迅猛發(fā)展所帶來(lái)的機(jī)遇，為北大在智能時(shí)代培養(yǎng)一大批引領(lǐng)時(shí)代潮流的創(chuàng)新型人才增光添彩！”

北京大學(xué)副校長(zhǎng)、教務(wù)長(zhǎng)高松院士在致辭時(shí)表示：“北京大學(xué)正處于創(chuàng)建世界一流大學(xué)進(jìn)程的關(guān)鍵時(shí)期，高性能計(jì)算數(shù)據(jù)中心既可以幫助北大在學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)和科研攻關(guān)等方面保持優(yōu)勢(shì)，又可以鼓勵(lì)和帶動(dòng)學(xué)科交叉融合，支持重大科研項(xiàng)目的使用。這一平臺(tái)的建成和啟用將為北大高水平科學(xué)研究、前沿科技探索和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供良好支撐和保障。”

近幾年AI爆火，HPC計(jì)算力的提升是AI應(yīng)用快速進(jìn)步的重要助力，而基于AI和HPC技術(shù)的融合產(chǎn)物智慧超算，更是為前沿學(xué)科實(shí)現(xiàn)突破提供了有力武器。聯(lián)想集團(tuán)高級(jí)副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)中國(guó)區(qū)總裁童夫堯在揭牌儀式上表示：“一直以來(lái)，聯(lián)想與北京大學(xué)都有非常良好的合作。我們非常榮幸能夠繼續(xù)為北京大學(xué)的科研創(chuàng)新提供強(qiáng)大技術(shù)支持與保障，在實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定地為教學(xué)、科研工作提供優(yōu)質(zhì)高性能計(jì)算資源的同時(shí)，為高校信息化建設(shè)做出一份貢獻(xiàn)?！?/p>

據(jù)悉，基于聯(lián)想Skylake全新架構(gòu)的北京大學(xué)冷凍電鏡超算平臺(tái)也即將開(kāi)始部署，聯(lián)想將為北京大學(xué)在生命科學(xué)研究領(lǐng)域提供強(qiáng)大的計(jì)算力。冷凍電鏡就是應(yīng)用冷凍固定技術(shù)，使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術(shù)，是結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的利器。冷凍電鏡有三個(gè)關(guān)鍵因素，冷凍固定技術(shù)，顯微技術(shù)，以及對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理的技術(shù)，而高性能計(jì)算平臺(tái)正是實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的重要基礎(chǔ)。

“未名一號(hào)”見(jiàn)證從0到1突破，中國(guó)HPC進(jìn)入溫水冷卻新時(shí)代

北京大學(xué)物理學(xué)院副教授、北京大學(xué)高性能計(jì)算校級(jí)公共平臺(tái)主任雷奕安，在揭牌儀式之后接受采訪時(shí)表示，北大在2016年進(jìn)行高性能計(jì)算校級(jí)公共平臺(tái)招標(biāo)時(shí)，其實(shí)并沒(méi)有預(yù)設(shè)要選擇哪個(gè)品牌或者哪種方案，經(jīng)過(guò)大量的調(diào)研和比較，專(zhuān)家組得出的結(jié)論是聯(lián)想45℃溫水水冷方案更具有競(jìng)爭(zhēng)力。溫水水冷不需要額外的強(qiáng)制制冷設(shè)備，節(jié)能性更佳，而且在調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)采用溫水水冷技術(shù)的HPC在穩(wěn)定性上也更勝一籌，再加上聯(lián)想在國(guó)際上已經(jīng)部署了很多溫水水冷HPC，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)綜合考量，我們的招標(biāo)最終選擇了聯(lián)想的溫水水冷方案。

北京大學(xué)高性能計(jì)算校級(jí)公共平臺(tái)“未名一號(hào)”，由227個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，其中計(jì)算節(jié)點(diǎn)196個(gè)、GPU節(jié)點(diǎn)10個(gè)、KNL節(jié)點(diǎn)8個(gè)、胖節(jié)點(diǎn)3個(gè)、管理和登錄節(jié)點(diǎn)6個(gè)、IO節(jié)點(diǎn)4個(gè)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)理論峰值261萬(wàn)億次/秒，實(shí)測(cè)計(jì)算能力達(dá)到242萬(wàn)億次/秒?！拔疵惶?hào)”平臺(tái)采用了基于聯(lián)想全球首創(chuàng)的45℃溫水水冷技術(shù)的深騰X8800超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。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“未名一號(hào)”， LINPACK效率達(dá)到92.6%，PUE值控制達(dá)1.1。據(jù)測(cè)算，“未名一號(hào)”節(jié)省了50%的制冷散熱成本，每年將為北京大學(xué)節(jié)省60萬(wàn)度電。

在被問(wèn)及“未名一號(hào)”在完成了中國(guó)HPC 45℃溫水水冷系統(tǒng)部署之后，中國(guó)HPC是否會(huì)加速進(jìn)入到溫水水冷時(shí)代，聯(lián)想數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)中國(guó)區(qū)副總裁李國(guó)慶表示，在北京大學(xué)進(jìn)行了中國(guó)首套45℃溫水水冷系統(tǒng)部署后，因其非常優(yōu)異的PUE值、節(jié)能效果以及效率，將吸引更多的研究院所、高校以及行業(yè)客戶來(lái)考慮溫水水冷方案，因?yàn)槟茉春瓦\(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省,溫水水冷HPC機(jī)房的噪音控制和易維護(hù)性，都是看得到、算得清的，尤其是在向E級(jí)計(jì)算邁進(jìn)的階段，溫水水冷的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)將體現(xiàn)得更加淋漓盡致，所以聯(lián)想對(duì)中國(guó)HPC步入溫水水冷時(shí)代是持樂(lè)觀態(tài)度。

聯(lián)想數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)中國(guó)區(qū)企業(yè)級(jí)營(yíng)銷(xiāo)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)李煒在接受采訪時(shí)亦表示，其實(shí)聯(lián)想45℃溫水水冷技術(shù)在北大應(yīng)用之前，在國(guó)外部署已經(jīng)有將近六年的時(shí)間，在北大“未名一號(hào)”招標(biāo)之后，有很多國(guó)內(nèi)的客戶開(kāi)始考慮采用溫水水冷技術(shù)的HPC，因?yàn)樗麄兩钋械馗惺艿搅藴厮浼夹g(shù)的先進(jìn)。聯(lián)想HPC的大客戶，很多都是科研單位、政府管理部門(mén)，他們需要足夠有說(shuō)服力的國(guó)內(nèi)部署案例，才能說(shuō)服上級(jí)部門(mén)去讓他們嘗試新技術(shù)。在北大“未名一號(hào)”中標(biāo)后的實(shí)施過(guò)程中，就已經(jīng)有國(guó)內(nèi)很多的高校、科研院所，包括大的研發(fā)企業(yè)對(duì)此感興趣，所以這更堅(jiān)定了我們對(duì)溫水水冷技術(shù)市場(chǎng)前景的看好。

超算與AI融合交匯，智慧超算助力科研創(chuàng)新成國(guó)之利器

有人把數(shù)學(xué)稱(chēng)為現(xiàn)代自然科學(xué)之母，很多自然學(xué)科都要高度依賴數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)性作用。而高性能計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，則為越來(lái)越多的分支學(xué)科創(chuàng)新提供了底層架構(gòu)支持。得益于此，聯(lián)想的HPC業(yè)務(wù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，聯(lián)想的HPC也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于政府、科研、教育、氣象、大氣海洋、石油石化、CAE仿真計(jì)算、生命科學(xué)、人工智能等各個(gè)領(lǐng)域。

目前，全球最大的7個(gè)數(shù)據(jù)中心中，有6個(gè)采用了聯(lián)想的解決方案和服務(wù)；聯(lián)想還連續(xù)第四次取得HPC TOP 500榜單中國(guó)第一，全球第二的成績(jī)，并以17%的增長(zhǎng)率成為全球增速最快的HPC廠商。目前全球500強(qiáng)企業(yè)超算系統(tǒng)中，有92家采用了聯(lián)想的HPC。

聯(lián)想HPC高度重視與國(guó)內(nèi)外頂尖高校的協(xié)作，在國(guó)內(nèi)，聯(lián)想與南京大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)等院校合作建立超算平臺(tái)，持續(xù)提供強(qiáng)大計(jì)算力支持。在與南京大學(xué)的合作中，聯(lián)想為其交付了近九百萬(wàn)億次超算集群，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)規(guī)模最大的紀(jì)錄。在全球范圍內(nèi)，聯(lián)想先后與牛津大學(xué)、倫敦大學(xué)、芝加哥大學(xué)、北卡羅萊納州立大學(xué)等高校在HPC領(lǐng)域展開(kāi)合作，例如，聯(lián)想與北卡羅萊納州立大學(xué)研究人員正在開(kāi)展更深入的研究，以應(yīng)對(duì)全球糧食水源短缺的挑戰(zhàn)；在倫敦大學(xué)學(xué)院，研究人員正在通過(guò)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，重建高能粒子碰撞事件，解決有關(guān)宇宙起源的基本問(wèn)題。

在越來(lái)越高漲的人工智能和萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，HPC遇到了一些“成長(zhǎng)的煩惱”：比如說(shuō)用戶對(duì)計(jì)算需求多樣化的挑戰(zhàn)，隨著AI技術(shù)火爆，用戶對(duì)于用超算來(lái)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)算法優(yōu)化和驗(yàn)證提出了新的需求；隨著超算中心算力的不斷增強(qiáng)，用戶對(duì)于功耗有了更高的期待；在萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，設(shè)備激增引發(fā)的數(shù)據(jù)大爆炸，需要HPC提供更強(qiáng)勁的數(shù)字經(jīng)濟(jì)引擎……

HPC如何改良，才能更好地適應(yīng)人工智能和萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代？聯(lián)想提出了智慧超算的理念，直接針對(duì)人工智能的三大要素——算法（algorithm）、大數(shù)據(jù)（big data）和計(jì)算力（computing power），來(lái)進(jìn)行重點(diǎn)攻堅(jiān)。在算法層面，聯(lián)想可以提供基于AI平臺(tái)的通用人工智能算法和根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景算法；在大數(shù)據(jù)層面，聯(lián)想擁有超過(guò)12PB的國(guó)內(nèi)最大制造企業(yè)數(shù)據(jù)集群，在全球建有多個(gè)數(shù)據(jù)中心，其LEAP平臺(tái)能夠幫助企業(yè)在管理環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品需求做出更好預(yù)測(cè)；在計(jì)算力層面，聯(lián)想HPC的雄厚實(shí)力將作為計(jì)算力方面的有力支撐，持續(xù)推動(dòng)AI的發(fā)展進(jìn)程。

“未名一號(hào)”超算平臺(tái)的投入使用，標(biāo)志中國(guó)HPC進(jìn)入到了溫水水冷新時(shí)代，用溫水冷卻解決了能耗和穩(wěn)定性之后，HPC的計(jì)算力有望得到進(jìn)一步大幅提升，這也將助推更多AI項(xiàng)目快速成熟和實(shí)施部署，而AI技術(shù)也會(huì)幫助超算更加有效地進(jìn)行資源分配、能源管理和散熱調(diào)節(jié)，進(jìn)而加快智慧超算的進(jìn)化速度。智慧超算可以為科技創(chuàng)新提供更廣闊的星辰大海，智慧超算也極有望成為科研院校和企業(yè)創(chuàng)新的國(guó)之利器。

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