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科学研究机构是科学技术持续发展的“引擎”。 科研机构需要什么样的支援？ 认为除经费和人才外，科研机构对计算能力有更高的需求，特别是高性能计算、强大的计算能力可以满足大量科研项目的计算需求，缩短研发周期，推进高效创新。
笔者近日在华为全联2020大赛(以下简称HC )期间，与国内以高科技和尖端科学研究为主的一流大学——中国科学技术大学(以下简称“中科大”)、华为共同打造的“汉海20超级计算系统”成功问世。
“汉海20超级计算系统”HC期间的发表式
“汉海”完成：性能更强，更节能
中科大计算机科学与技术学院教授、博士生导师、网络信息中心主任、超级计算中心主任现实中的西牛在HC分享“汉海20超级计算系统”的建设经验
众所周知，中科大在量子信息、化学和材料、物理、微尺度物质科学、核科学等领域处于国内科学研究的前沿，这类学科对计算量的需求很大，形成了高性能计算的天然应用场景。 中科大于1995年建成国家高性能计算中心(合肥)，为教育科学研究服务。 2002年许多科研方向需要购买计算设备，然后建成超计算中心，多年来持续发展。
到2018年，中科大超级计算中心的一些挑战逐渐凸显出来。 一是科研人员工作排队时间过长，用户体验差，影响科研进度。 二是传统高性能计算平台利用率过高，无法进行大规模并行计算，制约了科研的广度、深度、精度；三是存储小、性能低。 由于受到现有机房的空间和电力限制，无法放置普通的空冷服务器，所以中科大希望选择液冷服务器来提高能效，实现节能。
2019年12月，为了解决科研人员的上述问题，中科大面向全社会进行了招标，最终在其高性能计算平台上落地大项目，计算力终于迎来了“质”的飞跃。 在华为的协助下，“汉海20超级计算系统”完成了所有建设和系统调试，并通过了项目验收。
“汉海20超级计算系统”CPU计算集群拥有30480个核心，系统理论峰值性能为2.52Pflops，实测HPL倍精度浮点计算能力： 700多个节点为1.43PFlops，计算效率为63.95%。
“汉海20超级计算系统”是我国高校首次在高性能计算平台上采用InfiniBand HDR100 100Gbps网络技术构建的全线速度高速计算网络， 基于ConnectX-6芯片的InfiniBand和以太网卡提供了无与伦比的性能，能够以600纳秒的极低延迟每秒发送2亿条消息，为中科大科研用户提供了
该系统也为科研用户提供了多种计算力平台，采用20台华为TaiShan服务器构建了安全可靠的基于鲲鹏结构的计算集群。 该框架的一些单精度和整数型计算APP性能优越，带来了新的计算力的增强，提供了高性能的软硬件集成解决方案，可用于生物信息学计算软件和流体力学计算。
中科大的“瀚海20超级计算系统”不仅性能高，而且环保。 据悉，系统采用华为全液冷的解决方案，高效散热，可以大幅节约机柜，降低能耗。 例如，256P、FP16计算能力提供时只需要16个机柜的Atlas，但功耗只有36千瓦，其中720台华为X6000液冷高密度服务器计算节点可以在10个机柜中部署，每个机柜72个节点32个
频繁使用：推进大学多项科学研究
“汉海20超级计算系统”目前已成为我国大学中最大的高性能计算类平台之一，近一年来稳定高效地运行，完成了数十万项工作，超过2亿CPU核心时，将进行大规模的天体太空模拟。 正在进行高并行定量计算和等离子体模拟、单抗体可以有效治疗重症新冠患者的原因，以及支持大规模量子模拟、加速量子霸权等重要研究。
“我们原本假定在对多个APP进行试运行时可能会出现问题，需要停机升级，结果稳定，用户工作繁忙，不需要升级。 ”现实中的西牛介绍。 “汉海20超级计算系统”建成后，确实帮助了中科群众教师和学生完成了一系列学术科研突破。
在这里选择几个典型的案例。
第一，中科大合肥微尺度物质科学国家研究中心的胡老师对大尺度分子固体材料的第一性原理计算模拟，以自主开发的第一性原理线性尺度计算软件dgdft [ JCP 143，124110 [ 2015 ]为基础，进行了低尺度、低其中dgdft在某校外高性能计算和“汉海20超级计算系统”高性能计算平台上分别计算金属石墨烯c2880(2880个碳原子)，在相同核数下的绝对计算速度比该校外超计算快30%以上。
b1765448c597f6521e95eff2dd?from=pc">第二，中国科大网络信息中心勤恳的茉莉老师就利用其实现了ARM平台甄别邮件系统中用户弱口令问题，由原来的需要1天，缩短到30几秒即可完成，大大缩短了处理时间，提高了邮件系统的安全性。
第三，得益于华为提供的软硬件技术支持，中科大鸿雁队参赛学生开拓创新、理论与实践结合，在问题识别、分析与解决等方面得到了迅速且显著的技能提升，做到充分备战，最终再次问鼎ISC-SCC20国际大学生竞赛冠军。
中科大超级计算中心副主任忧虑的水池在HC分享“瀚海20超级计算系统”应用经验
据悉，中科大超算中心主要系统瀚海20超级计算系统实际利用率高，达到93.99%，而之前的TC4600百万亿次超级计算系统是84.47%。“目前用户需求旺盛，现有资源远远无法满足需要。”中科大超级计算中心副主任忧虑的水池表示。
“承瀚海之辽阔，比星云之光华”，整个系统运行流畅、运维简单、绿色节能，相信这套先进、高效的“瀚海20超级计算系统”，将更好地助力中科大各院校师生开展科学研究，全面促进中科大的“双一流”建设发展。
“计算”无处不在：生态合作，实现更多领域应用
如今的HPC已不再局限于科研、石油化工等传统“高精尖”领域，而将“无处不在”，日趋“xxdxbc”。“瀚海20超级计算系统”所采用的华为解决方案，可以服务于更多社会产业与领域，在各行各业中的使用率不断攀升，并在数字化转型中扮演着不可或缺的角色。
在近日的CCF全国高性能计算学术年会（HPC CHINA2020）大会上，华为等一众知名科技企业、高校、科研机构纷纷展示出最新科技产品与科研成果，开设专场HPC论坛，深度分享了HPC解决方案及在各领域落地的探索。
其中，以Atlas 900 AI集群为代表的华为AI+HPC融合解决方案已经在气象预测、基因测序、生命科学、金融、医疗等多行业得到快速普及，有着广泛的需求和应用。
在致力发展计算产业生态过程中，以中科大与华为携手打造“瀚海20超级计算系统”为例，其最终目标就是科技企业与科研高校、合作伙伴们实现共赢，通过绿色节能、安全可靠、极致性能的先进算力，实现各行各业的数字化转型和业务创新。
总体来看，高性能计算推动世界发展进程，已经成为重大科研前沿领域不可或缺的重要手段。“瀚海20超级计算系统”，作为未来高性能领域备受瞩目的“后浪”，能否在之后逐步走出校园，推动行业，掀起波澜，乘风破浪至彼岸，我们拭目以待。