從“啟明”到“太乙”，南科大的超算發展之路

焦旭

“集群采用了英特爾至強金牌處理器、815個雙路刀片服務器節點、3.26萬個計算核心、5.5PB的存儲裸容量，還配備有GPU節點4個、KNM節點4個、FPGA節點2個，系統計算網絡為英特爾最新的1152端口OPA。系統理論峰值性能為每秒2500萬億次，實測計算性能為每秒1687萬億次?！?/p>

這樣一組數據，在HPC業內人士看來似乎并沒有什么驚艷之處。如果說，這套超算系統是一所2011年才創辦的高校，從開始籌建到最終交付用時不到一年打造的話，就會讓人留下深刻的印象了。

南方科技大學正是這樣一所讓人印象深刻的高校。作為國家高等教育綜合改革試驗校、廣東省高水平大學重點建設高校，它是由廣東省領導和管理的全日制公辦普通高等學校，深圳市創辦的一所創新型大學。南科大僅用短短數年時間就已經成為國內知名、國際上有一定影響力的高校，其實力在國內科技大學里面排名前五位，在泰晤士報世界大學排名上已經排到了中國內地第八的位置。全校近300余名教學科研系列教師中，有28名院士、35名國際會士、24名“國家杰青”、8名“國家優青”。這樣高的頂尖人才比例，足以擠進985頂級行列，秒殺大多數211高校了。

在HPC領域，南科大的二期高性能集群——“太乙”在SC2018全球超算大會最新一期的全球Top 500超算集群排名中名列第127位，在國內高校中除國防軍事類院校外位居第一。南科大的學生超算團隊在剛剛結束的ASC19世界大學生超級計算機競賽總決賽上獲得了大賽一等獎、應用創新獎及最佳人氣獎三個獎項。

是什么讓南科大在短短幾年間取得了如此成績？又是什么促使南科大在HPC計算上如此發力？可以說，科研與創新是其源動力。正如南科大副校長兼總務長魯春所言：“我們的教授大概有80%都是從國外回來的，他們回國最看重的不光是待遇，而是科研實驗的平臺，目前越來越多的科研項目都是計算機模擬而來，因此HPC計算平臺的重要性不言而喻。如果沒有很好的計算資源和存儲資源，如果沒有平臺，這些高級教授人才回來做不了科研也就沒有了意義?！?/p>

據了解，南科大作為一所創新型大學，其目標是迅速建成國際化高水平研究型大學，建成中國重大科學技術研究與拔尖創新人才培養的重要基地。其在新型物理、材料領域的創新成果，包括凝聚態物理等前沿理論，位居國內科研領域的前沿。當前學校各大學科中計算需求量較大且迫切的學科主要集中在物理、化學、生物、環境、材料、金融、數學等領域。

魯春在采訪中向記者列舉了兩個例子，南科大在做無人機空氣動力研究時，如果完全用實體飛機來實驗，很多時候對實驗實體具有破壞性，成本非常高，倒不如利用算法模型，模擬全天候和各種惡劣氣候條件下的機翼性能優化，這時候就需要進行空氣動力學的大量計算;而在生物信息學領域，人體腦電波在不同的場景下，會產生什么樣的變化，都會產生出大量數據，腦電波與行為之間的關系，都需要進行大量計算。

正因如此，南科大在2015年搭建的一期高性能集群——“啟明”的計算和存儲資源很快就無法滿足校內科研項目的需求。而為了讓“太乙”在使用中效率更高，南科大通過郵件調研所有教授的需求，進行綜合考量：材料系要做原子量級、電子量級的計算，對計算量的要求會非常巨大;計算機系更多的是關注人工智能，對算法的運算力是不是足夠高十分關注;生物系要求的計算性能不是特別快，但對存儲的性能要求很高。

魯春指出，得益于精細化管理和不斷改進的作業隊列系統，目前“太乙”的資源利用得當。南科大還將會進一步幫助用戶提高他們代碼的計算效率。不過按照南科大目前的發展速度，可能很快就要對超算中心進行升級了。

從“啟明”到“太乙”，得益于南科大在超算領域的前瞻性布局，在2018年Nature Index的70多個刊物里，南科大教授們所發表的文章數排在所有中國大學第26位，但在所有大學發表的文章中被引用量已排名全國第一。