高性能計算已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工程設(shè)計、氣象預(yù)報、生物信息學(xué)、金融分析等眾多領(lǐng)域。尤其在人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)快速發(fā)展的今天，高性能計算的應(yīng)用范圍正進一步擴大，成為科學(xué)研究，重大課題攻關(guān)的關(guān)鍵支撐力量。
在科研創(chuàng)新的征途上，算力的角色愈發(fā)顯著，成為推動科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵力量。正如諾貝爾獎得主威爾遜所言：“當今科學(xué)研究的三大支柱為實驗、理論，以及計算。”在這一背景下，高性能計算（HPC）已不僅是衡量高校科研實力的重要指標，更是其發(fā)展?jié)摿Φ南笳鳌?/p>
作為教育部直屬的全國重點綜合性大學(xué)，蘭州大學(xué)先后入選國家“211工程”“985工程”和“雙一流”建設(shè)高校，并始終站在學(xué)科交叉與科研創(chuàng)新的前沿。目前，蘭州大學(xué)在化學(xué)、物理、生物、資源環(huán)境、大氣、工程力學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域擁有科研優(yōu)勢，高性能計算平臺為科研人員提供了快速實現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破的強大動力。通過與華為等科技企業(yè)的合作，蘭州大學(xué)已經(jīng)構(gòu)建起西北地區(qū)算力最強的超算中心，在支撐自身科研創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的同時，也推動了高性能計算在教育行業(yè)的廣泛應(yīng)用。
日前，在蘭州大學(xué)主辦的“算無界 智未來一2024蘭州大學(xué)高性能計算創(chuàng)新研討會”上，蘭州大學(xué)更是全面深入分享了自身在高性能計算的最新成果和應(yīng)用實踐，也為推動高性能計算與人工智能的融合，促進HPC+AI技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和深入研究提供了新思路和新方法。
異軍突起
高性能計算成為科研利器
今年4月，在2024世界大學(xué)生超級計算機競賽（ASC24）總決賽中，蘭州大學(xué)超算團隊再次取得一等獎的好成績。ASC世界大學(xué)生超級計算機競賽作為世界三大超算競賽之一，旨在通過大賽平臺推動各國及地區(qū)間超算青年人才交流和培養(yǎng)，提升超算應(yīng)用水平和研發(fā)能力，發(fā)揮超算的科技驅(qū)動力，促進科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。
對于蘭州大學(xué)來說，這一成績的取得，與學(xué)校在超算中心建設(shè)上的持續(xù)投入密不可分。自2006年蘭州大學(xué)首個高性能計算平臺項目正式投入使用，標志著蘭州大學(xué)高性能計算領(lǐng)域的研究步入正軌，促進了交叉學(xué)科的發(fā)展，增強了學(xué)校的科研實力和交叉學(xué)科人才培養(yǎng)。
2019年蘭州大學(xué)超算中心成立，為師生提供了更加便捷的高性能科學(xué)計算服務(wù)，滿足了多個學(xué)科對大規(guī)模科學(xué)計算和海量存儲的需求，實現(xiàn)學(xué)校高性能計算資源統(tǒng)一管理，高效使用和可持續(xù)發(fā)展。
2020年6月，蘭州大學(xué)超算中心完成高性能計算平臺一期建設(shè)，浮點計算能力達到1218萬億次，并配備4PB存儲，總核數(shù)達到12304個。此次建設(shè)，華為基于自身在數(shù)據(jù)中心以及高性能計算領(lǐng)域的深厚積累，為蘭州大學(xué)提供了包含模塊化數(shù)據(jù)中心、計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等在內(nèi)的一整套高性能計算解決方案。
面對日益復(fù)雜的科研任務(wù)、不斷增長的數(shù)據(jù)處理需求以及AI等新興技術(shù)領(lǐng)域的快速崛起，蘭州大學(xué)現(xiàn)有超算系統(tǒng)的計算能力和存儲資源逐漸顯現(xiàn)出不足，難以滿足日益增長的研究需求。蘭州大學(xué)超算中心攜手華為開展了高性能計算二期建設(shè)，新增6PB存儲、11680核，全面提升了超算系統(tǒng)的計算能力、存儲能力和服務(wù)效率。
攜手共進
全面激活高性能計算支撐力
為避免計算資源浪費、解決運維管理復(fù)雜、提升用戶體驗等問題，蘭州大學(xué)借助華為在教育行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的豐富實踐和生態(tài)伙伴的整合能力，與華為等科技企業(yè)聯(lián)手打造基于容器的HPC解決方案。
蘭州大學(xué)超算中心通過構(gòu)建國內(nèi)首家大規(guī)模容器部署的高性能計算平臺，完成了統(tǒng)一HPC資源池建設(shè)，實現(xiàn)了資源的靈活調(diào)度和動態(tài)釋放。容器HPC的優(yōu)勢體現(xiàn)在多個層面，包括支持計算課程教學(xué)、快速部署復(fù)雜應(yīng)用、資源預(yù)留和保障重點項目、解決傳統(tǒng)超算軟件依賴沖突問題，以及支持新興計算模式和圖形交互式計算。
蘭州大學(xué)超算中心的平臺服務(wù)模式也實現(xiàn)了全面升級，包括共享集群、獨占集群和私有實例，滿足了不同用戶和院系的需求。通過統(tǒng)一規(guī)范化管理，平臺資源利用率大幅提升，二期高性能計算資源利用率最高達到85%。
依托高性能計算平臺，蘭州大學(xué)超算中心已經(jīng)為150個研究方向、超過300個研究項目提供了科研支撐，包括全球天氣變化、動植物基因組、新材料探索、藥物研發(fā)等多個領(lǐng)域的研究，促進了482篇SCI論文的發(fā)表。此外，超算中心還在提升學(xué)科交叉，推動AI for Science實踐，強化高性能計算培訓(xùn)，提升用戶高性能計算應(yīng)用水平，為學(xué)校培養(yǎng)專業(yè)性、系統(tǒng)性、交叉性科學(xué)計算專業(yè)人才發(fā)揮重要作用。
提速科研創(chuàng)新
邁向高性能計算新征程
在藥物研發(fā)中，一個新藥的研發(fā)周期可能要耗費26億美元，90%的新藥研發(fā)在臨床試驗和批準上市過程中失敗。為此，越來越多的科研機構(gòu)開始借助AI的應(yīng)用，提升新藥研發(fā)成功率。有數(shù)據(jù)表明，借助傳統(tǒng)方式開展新藥研發(fā)過程中，從靶點發(fā)現(xiàn)到I期藥物臨床實驗往往需要5年以上的時間，而借助AI技術(shù)可將這一時間縮短到18個月。
如今，蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院青年老師正在依托蘭州大學(xué)超算中心，積極推進AI在3D藥物設(shè)計和醫(yī)療診斷中的應(yīng)用；同時，在醫(yī)療診斷方面，通過打造多模態(tài)醫(yī)療大模型，為病理診斷、智能閱片等提供了有力支撐，使診斷和治療的準確性和效率得到大幅提升。
不僅如此，蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院老師也在基于超算中心所提供的算力，通過建立介觀尺度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將微觀層面的神經(jīng)元與宏觀層面的認知過程聯(lián)系起來，開展視覺認知與類腦計算研究。
2023年，由工信部等六部門聯(lián)合印發(fā)的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》明確提出，推動算力結(jié)構(gòu)多元配置，逐步提升智能算力占比，推動智能算力與通用算力協(xié)同，滿足不同類型算力業(yè)務(wù)需求。
蘭州大學(xué)超算中心順應(yīng)智能計算發(fā)展趨勢，繼續(xù)與華為等科技企業(yè)攜手并進，共同探索高性能計算的新邊界，推動HPC與AI的融合發(fā)展；共同助力HPC生態(tài)建設(shè)，探索“移動互聯(lián)網(wǎng)”向“移動算力網(wǎng)”的演進。
征程萬里風正勁，重任千鈞再奮蹄。面對高性能計算發(fā)展的新浪潮，蘭州大學(xué)超算中心也將加快科技創(chuàng)新平臺、學(xué)科建設(shè)平臺和人才培養(yǎng)平臺建設(shè)，為培養(yǎng)科研人才、產(chǎn)出創(chuàng)新成果貢獻力量，助力國家科技進步與發(fā)展。
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