10月26日，北大高性能計算平臺“未名生科一號”正式上線。

“未名生科一號”緣何以“生科”為名？

“未名生科一號” 雖然是“一號”，但卻是北京大學高性能計算校級公共平臺上建設的第三套超算系統(tǒng)了，它誕生之時已經(jīng)有了兩個“哥哥”，分別是“大哥”未名一號和“二哥”未名教學一號。

那么，作為“三弟”的第三套超算系統(tǒng)，他的名字當中為何出現(xiàn)了“一號”呢？原因就在于這套系統(tǒng)將聚焦生命科學及其相關前沿交叉學科的需要，要優(yōu)先服務于冷凍電鏡平臺的科研工作。從這個角度理解，它確實稱得上是北大在生命科學領域的“第一號”超算系統(tǒng)。

“冷凍電鏡”簡單解釋的話，這就是一項用“速凍”技術(shù)固定住蛋白質(zhì)等生物大分子，進而通過電子顯微鏡觀察其空間結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這項技術(shù)的誕生，促進了結(jié)構(gòu)生物學的蓬勃發(fā)展，2017年的諾貝爾化學獎，就頒發(fā)給了三位在冷凍電鏡技術(shù)上作出突出貢獻的科學家。

北京大學冷凍電鏡實驗室設備

冷凍電鏡有三個關鍵因素：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)圖像數(shù)據(jù)收集和處理的重要基礎。具體來說，從電子顯微鏡拍下的“照片”到立體的生物分子結(jié)構(gòu)，這中間就需要超級計算機的能力了。所以，“未名生科一號”今后的主要工作就是解析出電鏡拍攝到的很多二維照片與生物大分子的三維空間結(jié)構(gòu)之間的關系。

當然，作為一個強大的超算系統(tǒng)，“未名生科一號”也會為其他學科領域提供不低于30%的公共機時。據(jù)介紹，這將有效緩解高性能計算平臺首套系統(tǒng)“未名一號”的排隊情況，為廣大師生營造更加優(yōu)質(zhì)的高性能計算環(huán)境。

技術(shù)人員緊張調(diào)試設備

未名生科一號的“硬實力”

來看一下“未名生科一號”的參數(shù)與配置：

“未名生科一號”采用聯(lián)想深騰X8810超級計算機系統(tǒng)建設，由150個節(jié)點組成，共計4688個CPU核心，28塊GPU卡，總體計算能力理論峰值為587.8TFLOPS，其中CPU節(jié)點計算能力為343.4TFLOPS，GPU等其他節(jié)點總計算能力為244.4TFLOPS，存儲容量為10.2PB。

計算節(jié)點CPU支持AVX-512指令集，大幅度提升了處理器的浮點運算能力，GPU節(jié)點采用最新的NVIDIA Tesla V100型號GPU，并采用NVLink方式連接，單卡GPU雙精度浮點運算速度理論值可達7.8TFLOPS。計算網(wǎng)絡采用omni-path架構(gòu)，安裝有intel、gcc等編譯器，作業(yè)管理采用slurm調(diào)度系統(tǒng)，集群管理采用計算中心自主開發(fā)的集群監(jiān)控管理套件。

作為超級計算機，“未名生科一號”的參數(shù)配置與常見的家用電腦不太一致。直觀解釋它的運算能力的話，就是可以在一秒鐘實現(xiàn)587.8萬億次的浮點運算，這大概相當于5000臺普通電腦同時工作的運算能力。

未名生科一號的“長成記”

“未名生科一號”于2018年6月21日起投入試運行，成為了北京大學高性能計算校級公共平臺的“實習生”。4個月以來，它已經(jīng)累計為12個項目35位科研人員提供了計算支持，包括生命科學學院高寧和李寧寧團隊，物理學院歐陽頎、毛有東和李新征團隊，分子醫(yī)學研究所陳雷團隊，北京國際數(shù)學中心鄂維南團隊。試運行期間，系統(tǒng)的平均使用率達到了94.7%。

“未名生科一號”的建成，將為北京大學的尖端科研計算開拓新的發(fā)展空間。它既實現(xiàn)了高性能計算平臺兩級架構(gòu)的建設思路，提升了平臺對重大科研的支撐能力，又有效改善了生命科學的研究手段，對生物物理、定量生物學、結(jié)構(gòu)分子生物學和分子醫(yī)學等前沿交叉學科的發(fā)展起到重要的推動作用。