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)高性能計算校級公共平臺啟用揭牌儀式，在北京大學(xué)簡樸而又隆重地舉行?！癓INPACK效率達到92.6%，PUE值控制達1.1，正式上線后平均負載率達到98%”……當這樣一組華麗得不像實力派的運行數(shù)據(jù)公布后，來自中國首個采用45℃溫水水冷技術(shù)的超算平臺——北京大學(xué)“未名一號”，注定會被寫入中國HPC發(fā)展的編年史中。雖然“未名一號”只有196個計算節(jié)點，集群峰值計算能力和規(guī)模在國內(nèi)HPC中只能算中等規(guī)模，但“未名一號”超算平臺的啟用，卻實現(xiàn)了45℃溫水水冷HPC在中國從0到1的突破，也注定了“未名一號”將是中國HPC發(fā)展史上很多個“第一”記錄的開創(chuàng)者。

“未名一號”超算平臺啟用，為何受到如此重視？

北京大學(xué)是中國近代第一所國立大學(xué)，也是最早以“大學(xué)”之名創(chuàng)辦的學(xué)校，標志著中國近代高等教育的開端。北京大學(xué)在歷史上開創(chuàng)了諸多的第一記錄，是中國新文化運動中心和五四運動的發(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，推動了中國近現(xiàn)代在理想理論、科學(xué)技術(shù)、文化教育、社會發(fā)展等多方面的進步。

而聯(lián)想集團是中國最大的科技企業(yè)之一，其PC市占率連續(xù)多年雄踞世界首位，聯(lián)想在高性能計算機上也是碩果累累，在2002年推出中國第一臺萬億次的計算中心，2003年推出的6800成為了中國第一套HPCTOP500上榜系統(tǒng)，2009年推出了中國首套百萬億次的超算平臺集群深騰7000。2011年世界上第一臺大型水冷系統(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、中國第一霸榜。

北京大學(xué)和聯(lián)想集團，一個是中國高校的標桿，一個是中國科技產(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”超算平臺啟用，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)校長林建華與聯(lián)想集團董事長兼CEO楊元慶，聯(lián)想集團高級副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團中國區(qū)總裁童夫堯等舉行了會晤。雙方就未來AI發(fā)展趨勢、打造世界一流學(xué)科，吸引優(yōu)秀科學(xué)家、培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展需求的新型人才等話題進行了深入交流。北京大學(xué)黨委副書記兼秘書長安鈺峰，北京大學(xué)副校長兼教務(wù)長高松院士，及聯(lián)想集團相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)共同出席了揭牌儀式。

北京大學(xué)及聯(lián)想集團高層會晤

聯(lián)想集團董事長兼CEO楊元慶在揭牌儀式上表示：“今天，由聯(lián)想幫助建設(shè)的國內(nèi)首個溫水水冷超算平臺揭牌，希望能夠為北大各學(xué)科的進一步發(fā)展提供技術(shù)支撐，助力重大科研項目的研究，尤其是把握住物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)迅猛發(fā)展所帶來的機遇，為北大在智能時代培養(yǎng)一大批引領(lǐng)時代潮流的創(chuàng)新型人才增光添彩！”

北京大學(xué)副校長、教務(wù)長高松院士在致辭時表示：“北京大學(xué)正處于創(chuàng)建世界一流大學(xué)進程的關(guān)鍵時期，高性能計算數(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，又可以鼓勵和帶動學(xué)科交叉融合，支持重大科研項目的使用。這一平臺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?！?/p>

近幾年AI爆火，HPC計算力的提升是AI應(yīng)用快速進步的重要助力，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)科實現(xiàn)突破提供了有力武器。聯(lián)想集團高級副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團中國區(qū)總裁童夫堯在揭牌儀式上表示：“一直以來，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)新提供強大技術(shù)支持與保障，在實現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定地為教學(xué)、科研工作提供優(yōu)質(zhì)高性能計算資源的同時，為高校信息化建設(shè)做出一份貢獻?！?/p>

據(jù)悉，基于聯(lián)想Skylake全新架構(gòu)的北京大學(xué)冷凍電鏡超算平臺也即將開始部署，聯(lián)想將為北京大學(xué)在生命科學(xué)研究領(lǐng)域提供強大的計算力。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。冷凍電鏡有三個關(guān)鍵因素，冷凍固定技術(shù)，顯微技術(shù)，以及對圖像數(shù)據(jù)進行收集和處理的技術(shù)，而高性能計算平臺正是實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲和處理的重要基礎(chǔ)。

“未名一號”見證從0到1突破，中國HPC進入溫水冷卻新時代

北京大學(xué)物理學(xué)院副教授、北京大學(xué)高性能計算校級公共平臺主任雷奕安，在揭牌儀式之后接受采訪時表示，北大在2016年進行高性能計算校級公共平臺招標時，其實并沒有預(yù)設(shè)要選擇哪個品牌或者哪種方案，經(jīng)過大量的調(diào)研和比較，專家組得出的結(jié)論是聯(lián)想45℃溫水水冷方案更具有競爭力。溫水水冷不需要額外的強制制冷設(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)想在國際上已經(jīng)部署了很多溫水水冷HPC，積累了豐富的經(jīng)驗，經(jīng)過綜合考量，我們的招標最終選擇了聯(lián)想的溫水水冷方案。

北京大學(xué)高性能計算校級公共平臺“未名一號”，由227個節(jié)點組成，其中計算節(jié)點196個、GPU節(jié)點10個、KNL節(jié)點8個、胖節(jié)點3個、管理和登錄節(jié)點6個、IO節(jié)點4個，計算節(jié)點理論峰值261萬億次/秒，實測計算能力達到242萬億次/秒?！拔疵惶枴逼脚_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超級計算機系統(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”， LINPACK效率達到92.6%，PUE值控制達1.1。據(jù)測算，“未名一號”節(jié)省了50%的制冷散熱成本，每年將為北京大學(xué)節(jié)省60萬度電。

在被問及“未名一號”在完成了中國HPC 45℃溫水水冷系統(tǒng)部署之后，中國HPC是否會加速進入到溫水水冷時代，聯(lián)想數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團中國區(qū)副總裁李國慶表示，在北京大學(xué)進行了中國首套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)客戶來考慮溫水水冷方案，因為能源和運行費用的節(jié)省,溫水水冷HPC機房的噪音控制和易維護性，都是看得到、算得清的，尤其是在向E級計算邁進的階段，溫水水冷的價值和優(yōu)勢將體現(xiàn)得更加淋漓盡致，所以聯(lián)想對中國HPC步入溫水水冷時代是持樂觀態(tài)度。

聯(lián)想數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團中國區(qū)企業(yè)級營銷產(chǎn)品營銷總監(jiān)李煒在接受采訪時亦表示，其實聯(lián)想45℃溫水水冷技術(shù)在北大應(yīng)用之前，在國外部署已經(jīng)有將近六年的時間，在北大“未名一號”招標之后，有很多國內(nèi)的客戶開始考慮采用溫水水冷技術(shù)的HPC，因為他們深切地感受到了溫水水冷技術(shù)的先進。聯(lián)想HPC的大客戶，很多都是科研單位、政府管理部門，他們需要足夠有說服力的國內(nèi)部署案例，才能說服上級部門去讓他們嘗試新技術(shù)。在北大“未名一號”中標后的實施過程中，就已經(jīng)有國內(nèi)很多的高校、科研院所，包括大的研發(fā)企業(yè)對此感興趣，所以這更堅定了我們對溫水水冷技術(shù)市場前景的看好。

超算與AI融合交匯，智慧超算助力科研創(chuàng)新成國之利器

有人把數(shù)學(xué)稱為現(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。而高性能計算技術(shù)的發(fā)展，則為越來越多的分支學(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仿真計算、生命科學(xué)、人工智能等各個領(lǐng)域。

目前，全球最大的7個數(shù)據(jù)中心中，有6個采用了聯(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榜單中國第一，全球第二的成績，并以17%的增長率成為全球增速最快的HPC廠商。目前全球500強企業(yè)超算系統(tǒng)中，有92家采用了聯(lián)想的HPC。

聯(lián)想HPC高度重視與國內(nèi)外頂尖高校的協(xié)作，在國內(nèi)，聯(lián)想與南京大學(xué)、廈門大學(xué)等院校合作建立超算平臺，持續(xù)提供強大計算力支持。在與南京大學(xué)的合作中，聯(lián)想為其交付了近九百萬億次超算集群，創(chuàng)造了國內(nèi)大學(xué)高性能計算平臺規(guī)模最大的紀錄。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)研究人員正在開展更深入的研究，以應(yīng)對全球糧食水源短缺的挑戰(zhàn)；在倫敦大學(xué)學(xué)院，研究人員正在通過大型強子對撞機，重建高能粒子碰撞事件，解決有關(guān)宇宙起源的基本問題。

在越來越高漲的人工智能和萬物互聯(lián)時代，HPC遇到了一些“成長的煩惱”：比如說用戶對計算需求多樣化的挑戰(zhàn)，隨著AI技術(shù)火爆，用戶對于用超算來進行深度學(xué)習(xí)算法優(yōu)化和驗證提出了新的需求；隨著超算中心算力的不斷增強，用戶對于功耗有了更高的期待；在萬物互聯(lián)時代，設(shè)備激增引發(fā)的數(shù)據(jù)大爆炸，需要HPC提供更強勁的數(shù)字經(jīng)濟引擎……

HPC如何改良，才能更好地適應(yīng)人工智能和萬物互聯(lián)時代？聯(lián)想提出了智慧超算的理念，直接針對人工智能的三大要素——算法（algorithm）、大數(shù)據(jù)（big data）和計算力（computing power），來進行重點攻堅。在算法層面，聯(lián)想可以提供基于AI平臺的通用人工智能算法和根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用場景算法；在大數(shù)據(jù)層面，聯(lián)想擁有超過12PB的國內(nèi)最大制造企業(yè)數(shù)據(jù)集群，在全球建有多個數(shù)據(jù)中心，其LEAP平臺能夠幫助企業(yè)在管理環(huán)節(jié)對產(chǎn)品需求做出更好預(yù)測；在計算力層面，聯(lián)想HPC的雄厚實力將作為計算力方面的有力支撐，持續(xù)推動AI的發(fā)展進程。

“未名一號”超算平臺的投入使用，標志中國HPC進入到了溫水水冷新時代，用溫水冷卻解決了能耗和穩(wěn)定性之后，HPC的計算力有望得到進一步大幅提升，這也將助推更多AI項目快速成熟和實施部署，而AI技術(shù)也會幫助超算更加有效地進行資源分配、能源管理和散熱調(diào)節(jié)，進而加快智慧超算的進化速度。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)新的國之利器。

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