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【迈向“双一流”】为科研插上云计算的“翅膀”

2016-6-20 17:02| 发布者: 学海无涯| 查看: 13| 评论: 0|原作者: 学海无涯

摘要: “高性能云计算平台是科学研究的必备工具,也是西安交大建设一流学科必须抢占的制高点。”在接受记者采访时,西安交大副校长、计算机专家郑庆华开
“高性能云计算平台是科学研究的必备工具,也是西安交大建设一流学科必须抢占的制高点。”在接受记者采访时,西安交大副校长、计算机专家郑庆华开门见山。
去年年底,西安交大投资700多万元打造高性能云计算平台一期,其运算能力超过122万亿次,创西部高校规模最大,居国内高校先进水平。今年学校继续加大建设,计划达到200万亿次计算能力,并新增异构加速节点、大内存节点,扩展存储规模,满足多层次需求。
科研“好助手”
对于很多学科来说,实验、理论、计算模拟已经成为科研的三大支柱。“哪怕只缺少一个细微的条件,你的实验都没法完成。但只要有参数,你就可以通过虚拟的计算平台模拟实验过程,预测结果,既节约实验资源,也大大提高了科研效率。”“青年千人”、材料学院特聘研究员张伟告诉记者。借助学校的云计算平台,张伟课题组对晶体硅的研究取得了突破性进展。晶体硅很多时候会发生力致非晶化现象,两年来张伟课题组一直在努力揭开其中的秘密。与单智伟教授团队合作,他们设计了硅纳米柱以及应力实验,观察到整个非晶化发生的过程,空间分辨率接近原子尺度,但更深层次去探究,除了计算模拟,目前找不到更合适的实验手段了。通过第一性原理计算,他们可以深入到电子层次去探索奥秘,这就需要上百次大型的并行运算。前期30%的运算使用学院自有计算平台历时4个月才得以完成,在学校云计算平台开放后,张伟立即申请试用,所剩70%的运算一个月内就全部处理完毕。而这,仅仅用到了同期整个集群1/3的计算能力。
五指聚成拳
以前,科研必备的计算平台都是各单位自己投钱、自己建设、自己管理,资源零散地分布在学校各处,数量多,规模小,无法形成集群效应,满足科研工作日益增长的需求。建设任务提出后,网络中心开展了一系列密集的调研与论证,一方面创新性地引入了校企合作机制,另一方面统筹校内现有资源,集中打造高性能的云计算平台。浪潮集团是国内高性能计算领域的著名厂商。今年,浪潮集团将投入300多万元的平台设备,并投入相关技术力量与学校共同建设校级公共高性能云计算平台。“过去企业的任务就是招标完安装调试好了就行。这个平台要保值增值发挥作用,离不开企业的持续支持,校企双方共建、共享、共管、共用,这是一种全新的尝试。”网络中心主任邸德海说。
“购置计算平台,需要额外投入物理空间、电缆、电力、空调,维持稳定运行还需要一定的人力资源支持。集中建设有利于资源节约,也会带来非常高的显示度。”张伟告诉记者。网络中心在全校范围内统筹校级经费和国家重点实验室建设经费等,深度整合资源,很多拟购置计算平台的单位都将计算专用设备纳入校级高算平台统一购置和管理的行列,并优先享有所购买设备的使用权。这不,张伟就打算将学校“青拔”计划资助的科研启动费投入90万元到校级平台项目中,“集中资源办大事,众人拾柴火焰高嘛。”他笑着说。
目前,网络中心设计了一套集中高效的计算集群方案,提供统一完善的电力、场地、机房环境等保障,已开始为材料、能源、力学、通信等学科研究提供大面积的计算服务,资源利用率一直保持在80%以上。
服务出价值
一般来说,5年是计算平台的半衰期,到10年就彻底报废,平台投入和配套投入都十分昂贵。如何使其“自我造血”?西安交大探索建立一套使用和回报相结合的联动机制,积极为用户创造价值。随着平台计算能力的不断扩大,该平台已面向校内外和社会中大型科学计算提供支持。试用期结束后,学校按照非盈利原则,实行成本核算,将实现用户分类,提供有偿服务,实施差异化收费,对校内用户优先优惠。“造血目的不是创收,而是为了不断保持领先。我们鼓励大家地用,用贡献来赢得回报,用回报维护平台,促进平台不断发展。”邸德海表示。
如何将平台做大做强,为学科发展发挥更大贡献?在记者的走访中,平台扩容、优化排队问题、开设技术培训是许多用户提出的共同需求。在平台的建设过程中,郑庆华多次强调,要建设与服务并重,以服务赢得发展;要形成理论化的培训体系,促进高性能计算应用的发展;要加快平台专业技术团队组建,培养骨干力量。如今,网络中心正在着力打造一支专业队伍,由专人分别负责硬件维护、用户服务、应用拓展与推广,以更好地帮助师生解决科研中遇到的计算问题,在平台上真正落地见效。
未来,中国西部科技创新港建成后将为该平台提供更好的物理空间条件,学校计划将在创新港新建更强能力的高算中心,为入驻企事业单位、科教研团队提供更加专业化的计算服务。

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