文 洮，沈玉琳，金能智，費振華

（甘肅省計算中心，甘肅 蘭州 730030）

一、引言

甘肅省計算中心高性能計算平臺于2005年成立，是西北地區(qū)第一個開放、共享的超級計算綜合科技服務平臺。中心現有高性能計算平臺已經建成聚合計算能力接近190.8萬億次，總核數6 634核，存儲容量達到220 T，申請使用平臺的科研團隊累計90余個。該計算平臺作為公益性科研機構，自成立以來承擔著甘肅省基礎科研活動和政府項目，已連續(xù)12年為政府、高校、科研院所和企事業(yè)單位提供免費的高性能計算服務和技術支持。近些年來，國家級超級計算中心和省級超級計算中心在改革的大環(huán)境中尋找適合各自的發(fā)展對策，逐步嘗試部分計算資源市場化的道路，但是它們中的大多數在運營體制和管理體制上沒有區(qū)分對待，造成超級計算中心功能沒有發(fā)揮到最佳，甘肅省計算中心面臨的也是同樣的問題。如何找到引起問題的原因，并結合實際情況將已有的體制合理化，利用系統(tǒng)的知識和先進的經驗完善內部管理，從而提高平臺應用能力和服務水平，同時提高社會效益和自身帶來效應是當前亟待研究的問題。

二、平臺現狀分析

（一）組織架構

承擔高性能計算平臺建設的甘肅省計算中心是隸屬于甘肅省科學技術廳的事業(yè)編制單位，擁有獨立法人資格。目前下設九個部門，分別為：技術支持部、運行維護部、云計算應用開發(fā)部、系統(tǒng)集成部、第一研究室、第二研究室、科研處、動力科、辦公室、財務科[1]。其中技術支持部主要負責向聯(lián)系用戶、推廣中心的服務和計算資源、審核用戶上機申請表、解決用戶提出的集群使用問題、并行方案建議等。運行維護部主要負責甘肅省計算中心高性能計算機房的日常維護工作，保障高性能計算集群系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。其他一些部門負責承接政府相關服務工作、中心日常工作與后勤保障服務。中心現有在職員工61人，其中博士占3%，碩士占21%，本科占34%。

中心三次大規(guī)模擴容建設都是依賴甘肅省科技廳撥付一定數額的運營經費。目前，甘肅省計算中心的運營經費主要來源還是政府的定期投入，無任何對外經營性收入。截止2018年底，政府已投入3 000萬元運營經費，這些經費80%用于購置密集型計算相關設備、網絡運營費用以及燃料動力費等。

（二）業(yè)務模式

1.提供硬件計算資源。硬件計算資源服務一直以來是甘肅省計算中心的核心業(yè)務，應用領域為主要科學研究領域，如計算化學、計算材料學、計算流體力學、計算物理學、氣候動力學等基礎科研，這類用戶主要是來自甘肅省內的大學及科研院所。目前高性能計算平臺大量的計算資源主要由這類用戶使用。平臺自成立起就免費向他們提供計算資源，直至2016年10月甘肅省計算中心向稅務局申請小規(guī)模納稅人，中心才向少部分科研經費充足的科研團隊象征性的收取最低的機時服務費用，2017年、2018年兩年平臺分別與蘭州大學兩個科研團隊簽訂總額2.15萬元的技術服務合同。

平臺計算資源的申請由技術支持部一名工作人員負責協(xié)調處理，圖1所示為具體的上機流程圖，中心對用戶實行分類管理，大致分為三類：承擔國家級項目團隊（如國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、973項目等）、承擔省級項目團隊、無承擔項目用戶，其中承擔國家級項目科研團隊享受的資源數最多、作業(yè)優(yōu)先級較高，其他團隊享受的資源數與優(yōu)先級逐級降低。

圖1 甘肅省計算中心上機流程圖

2.國家和地方科研項目合作。中心每年申請甘肅省科技重大專項計劃、甘肅省重點研發(fā)計劃、甘肅省創(chuàng)新基地和人才計劃項目等，申請后批復立項的項目平均3～4個。另外，與高校、企業(yè)、科研院所聯(lián)合承擔國家和地方科研項目，共同申報省部級科技進步獎、發(fā)表學術論文等。項目研究內容不僅限于高性能計算應用還涉及云計算、數據處理、大數據等。

3.咨詢服務。技術支持部現有兩名交叉學科技術人員，分別為計算化學與計算流體力學，在專業(yè)軟件和集群使用方面有著長期積累的優(yōu)勢，能夠為相關學科的用戶提供相應的并行方案測試與咨詢。除此之外，經過10多年運營維護高性能計算集群的豐富經驗，技術支持部對甘肅省內一些自主建設高性能計算集群的高校、科研院所提供建設、運維以及平臺使用的相關建議。

（三）用戶分析

截止2018年12月，已有來自甘肅省的90余個科研團隊使用甘肅省計算中心高性能計算集群，集群使用率經常保持在90%以上。目前，高性能集群應用領域所占比重如圖2所示，從圖2中可知計算化學學科的研究占總的研究領域的30%，相應的從集群管理軟件可統(tǒng)計出這一領域使用中心高性能計算集群機時也最多。

圖3為甘肅省計算中心用戶使用軟件分布，其中28%的用戶使用Gaussian軟件，其余使用較多的軟件有開源軟件Vasp、WRF等。從圖4可知用戶分布在甘肅省內的高校與科研院所的統(tǒng)計情況，高校占總用戶數的90%以上。其中，蘭州大學化學化工學院的研究團隊利用甘肅省計算中心提供的高性能計算服務，在蛋白質折疊和聚集機理、藥物和靶點相互作用的多尺度分子模擬、基于結構的藥物篩選和發(fā)現方面形成了具有特色的研究方向。研究團隊近年來在SCI一區(qū)和二區(qū)刊物上發(fā)表了60余篇學術論文，論文的研究成果被Nature Rev Drug Dis，Chem Rev.，Nature Nanotechnology，PNAS等雜志引用，部分研究成果被Computational Methods for Protein Structure Prediction and Modeling，Quantum Biochemistry，Drug Design Strategies：Quantitative Approaches等40余部國外專著引用。

圖2 甘肅省計算中心高性能計算集群應用領域分析

圖3 甘肅省計算中心用戶使用軟件分布

圖4 甘肅省計算中心集群用戶所在高校分布

圖4為甘肅省計算中心集群用戶所在高校分布，由圖4可知，用戶全部為蘭州市內高校與科研院所，對周邊地域的輻射作用不強，服務的覆蓋面較窄。

三、平臺運營模式存在的問題

（一）經費困境

提供高性能計算資源是一個超級計算中心最基本的業(yè)務，而高性能計算資源規(guī)模、性能主要由高性能計算集群設備來體現。高性能計算集群系統(tǒng)的壽命一般是3—5年時間，也就是說每隔3—5年時間系統(tǒng)必須做一次升級以提高原有的計算能力，否則滿足不了用戶的需求[2]。甘肅省計算中心在2009年升級了40萬億次計算能力以后，直到2017年才進行了擴容建設。在這接近8年的時間里，老化的機器設備使得少部分計算需求較高的用戶只能尋求國內其他超級計算中心的計算資源，造成了用戶資源的流失。商業(yè)軟件的購買在高性能計算集群系統(tǒng)投資中也占非常大的比例，中心目前唯一購買的擁有商業(yè)版權的軟件是Gaussian09。平臺初期投入的資金在購買設備以后已經捉襟見肘，缺乏充足資金購買商用軟件版權，這也影響部分使用商用軟件的用戶合法使用軟件并發(fā)表相關科研成果。

由于中心是由政府主導的科研機構，自身幾乎沒有資金實力進行系統(tǒng)擴容升級，很大程度上依靠的是政府撥款，所以任何一次升級都需要政府審批通過才能進行，非常的被動。國內幾家國家級超算中心在建立初期已經擬定好合理的收費標準，除了政府支持還有一部分經營性收入投入到系統(tǒng)升級的建設中。但甘肅省計算中心至今對用戶未有一套合理的收費標準，收取的少量金額的技術服務費對于高性能計算集群日常運營的巨大的燃料動力費來說絲毫起不到任何幫助。因此，這樣的經營格局在沒有政府繼續(xù)投資的情況下是無法獨立完成下一次的升級建設。

（二）運營機制問題

甘肅省計算中心是政府投資建設并主導管理的公益性科研機構，其性質決定了它的雙重性作用。既要體現公益特性，又要減少對政府的依賴將自己的計算資源推向市場。這就使得中心在兩種職能之間徘徊并且要尋求平衡，在實際實施相關決策時目標模糊。

作為中心的主管部門甘肅省科技廳對每一個重大決策都有著行政干預，使得中心很難實現自我管理，造成對政府依賴過多，市場開拓能力較差。雖然每年都能得到甘肅省科技廳撥付的相關項目經費，但是計算機技術的快速發(fā)展、貨幣的時間價值、中心規(guī)模擴展的需要，僅僅依賴上級管理部門是無法實現可持續(xù)發(fā)展的[3]。

用于購置設備的經費全部來自項目經費，必須嚴格按照國家規(guī)定進行項目經費的預算、決算與審計，并且所有的采購必須通過甘肅省政府采購網站公開招投標進行，從招標到中標流程的時間周期很長。導致升級計算機設備的過程從開始確定集群規(guī)模及詳細參數到機器上架調試成功給用戶提供服務最少需要半年的時間，在時間成本上的投入過大。

目前國內沒有正式出臺關于高性能計算資源的管理辦法與條例，都是由集群的主要管理部門制定其相關的收費標準與管理辦法，缺乏一套統(tǒng)一的標準來約束相關產業(yè)，沒有相應的機構或者行為規(guī)范來對其進行監(jiān)管，維護用戶群體的利益。

（三）管理體制問題

1.發(fā)展目標不清晰。中心除了高性能計算平臺為主營業(yè)務以外，還陸續(xù)發(fā)展了省級眾創(chuàng)空間、甘肅省科技獎勵系統(tǒng)研發(fā)、甘肅省科技視頻答辯等核心業(yè)務，但主營業(yè)務始終模糊。作為計算中心的上級管理部門、中心管理層和使用團隊都沒有對該行業(yè)的現狀進行詳細、系統(tǒng)的認識，沒有根據自己的實際情況找到在特定的科學領域進行深入研究并承擔起這一領域的研究和教育責任，因此在這個領域想要提供專業(yè)有效的服務存在困難。

2.人力資源配置不合理。高性能計算行業(yè)是知識密集型的行業(yè)，需要許多領域交叉的復合型人才，對專業(yè)領域有所了解也要對高性能計算集群非常熟悉[4]。甘肅省計算中心技術支持部負責高性能計算業(yè)務的只有4人，其中1人為計算機專業(yè)，1人為網絡技術專業(yè)，另外兩人分別為計算化學和計算流體力學。限于中心為事業(yè)單位，編制名額有限，造成缺編現象嚴重，正高級和副高級名額現已基本滿額，無法為后續(xù)員工提供發(fā)展空間。高性能計算業(yè)務人員不僅要負責集群日常維護，及時解決用戶提出的各種問題，還要走向市場拓展新用戶，造成這些人員分身乏術而且沒有時間將自己的核心的業(yè)務做精做細。

3.市場化意識薄弱。中心每年支出80萬元高性能計算平臺運營經費，主要用于燃料動力費，即高性能計算集群設備電費、機房制冷空調電費以及其他周邊設備電費，而這些運營經費主要依靠政府，很大一部分項目來源于甘肅省科技廳批復的課題項目經費。然而在國內各大超級計算中心都在對外收取機時費用的同時，甘肅省計算中心還沒有轉變思路，仍然被動等待用戶上門，很少通過舉辦學術會議、媒體宣傳或其他方式推廣擴大自身的社會影響力。對于長期使用中心高性能計算資源的用戶沒有進行定期的對接與了解，讓用戶意識到這些服務的重要性。沒有專門負責市場的團隊用營銷策略的專業(yè)知識分析用戶的需求，這就導致中心決策自身的服務產品時出現與服務對象需求脫節(jié)的情況，提供不了優(yōu)質的計算資源服務[5]。

4.缺乏有效的人員激勵體制?；诟拭C省計算中心是公益一類的科研院所，員工基本工資由政府全額撥款?？蒲腥藛T的績效主要由橫向與縱向項目中支出，如果缺少項目，那么科研人員在基本工資以外的績效收入來源就變少。因此，針對這種情況，中心沒有根據自身的實力找到一種合理的報酬和激勵方式，工作量的多少沒有體現在員工個人的收入上，很容易讓科研人員產生消極且被動的心態(tài)。

四、平臺發(fā)展對策建議

（一）長遠的戰(zhàn)略規(guī)劃

長遠的戰(zhàn)略規(guī)劃是甘肅省計算中心發(fā)展的方向性問題，良好的戰(zhàn)略規(guī)劃能夠提升科研人員的主動性和服務能力。明確了單位的發(fā)展目標，戰(zhàn)略規(guī)劃可以發(fā)現發(fā)展中存在的問題，還可以密切關注外界環(huán)境的改變，借鑒發(fā)展良好的國內超級計算中心的發(fā)展模式，掌握最新的國內省內政策，尋找有利于中心發(fā)展的因素[6]。

（二）探索市場化道路

調研走向市場化的國內各大超級計算中心，學習其先進經驗。將經費來源的范圍擴大，除了自身積極申請國家和地方項目以外，作為合作單位主動參與到有實力的高?？蒲袌F隊中去，嘗試通過接收政府資助、社會捐贈，承擔政府、企業(yè)、其他社會機構和個人的委托項目，為社會各個高性能計算需求行業(yè)提供有償服務等途徑獲得發(fā)展資金[7]。將這些資金全部用于自我積累、自我發(fā)展，開展自營收入的相關工作，如制定符合市場價格的收費標準、簽訂技術合作協(xié)議等。

（三）完善財務管理制度

完善已有的固定資產管理制度，結合國家最新的固定資產管理辦法，控制甘肅省計算中心資產的采購、折舊方式。建立標準的收支制度，規(guī)范中心各項經費的收支管理，在辦理技術服務合同開具發(fā)票等程序上簡化流程、提高效率。通過成本分析，項目經費使用預算，提高中心經費的使用效率，合理的用作中心未來發(fā)展經費，讓整個單位的經費靈活滾動起來。盡量公開透明的讓單位全體員工了解整個單位通過投資或者經營收入所獲得的各項經費使用情況。

（四）建立合理的人事管理制度

要制定人力資源規(guī)劃，通過收集信息了解本領域內人才情況，根據這些信息合理分配各科室業(yè)務人員，擴大核心崗位的隊伍。在編制日漸緊張的現實情況下，設計合理的報酬和激勵制度，吸引更多優(yōu)秀人才，提高現有的薪資水平，重視員工精神上的滿足。將中心的員工績效評估做到位，這是關系到員工升職、加薪、獎勵等激勵措施的基礎[8]。合理的績效評估體制能夠起到鼓勵先進、鞭策落后的作用。完善已有的《甘肅省計算中心項目組成員認定管理辦法》，向全中心工作人員競聘項目組成員，有效配置人才資源、智力資源，充分發(fā)揮科研人員主觀能動性，激發(fā)中心科研人員創(chuàng)新活力，提高工作績效的科學性。

（五）加強科研管理

制定業(yè)務科室的培訓計劃，更新系統(tǒng)知識，不僅限于專業(yè)方面，分離一部分有經驗的員工學習市場營銷、管理等知識，便于推廣市場和用戶更好的交流。明確他們的工作目標和職責，將精力投入到聯(lián)系用戶、推廣市場，從繁雜的集群維護工作中解脫出來。把中心的計算資源向國家重點項目和政府課題傾斜，聯(lián)合省內各大高校已有的國家級重點實驗室，進行緊密的合作，共享科研成果并重視成果的保護。

另外，甘肅省計算中心高性能計算平臺經過三次大規(guī)模升級，硬件數量多達100臺，分批多次建成的系統(tǒng)都是獨立運行的，用戶應用領域分布廣泛并且需求不同。對目前三套不同參數的高性能計算集群進行歸類管理，每一套集群指定相應的負責人進行管理，提高運維的效率，為用戶提供易用性強的技術支持。

（六）積極利用地方科技支撐政策

蘭州科技大市場根據《關于大力推進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》（國發(fā)[2015]32號）在2016年提出了“科技創(chuàng)新券”的創(chuàng)新活動，該活動用于支持甘肅省內中小微企業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊開展創(chuàng)新活動。中小微企業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊通過使用創(chuàng)新券購買科技服務，服務機構收取創(chuàng)新券提供相關服務后可以到指定部門兌換收取的創(chuàng)新券，這部分創(chuàng)新券可以通過補助的形式提供給創(chuàng)新券服務機構[9]。甘肅省計算中心屬于創(chuàng)新券服務機構，若擴大自身影響力，主動聯(lián)合中小微企業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊進行合作，創(chuàng)新券兌換的資金可助力中心自身發(fā)展，并且通過合作簽訂的技術服務合同還可以提取一定比例的獎酬金用于獎勵項目科研人員，這對激勵工作人員有著非常重要的作用。

五、總結

甘肅省計算中心在國內屬于較早一批投入高性能計算建設的科研機構，通過近10年的高性能計算服務提升了甘肅省基礎科研水平。雖然實力在國內15個超級計算中心中排名較后，但必須緊跟優(yōu)秀的超級計算中心的步伐，利用好政策紅利。傳統(tǒng)的運營模式向多元化經營模式的發(fā)展不是一蹴而就的，需要國家、省、市的大力支持，也需要中心各位員工的共同努力。在高性能計算行業(yè)興起的初級階段，社會環(huán)境、經濟環(huán)境、法律環(huán)境都是逐步健全的一個過程，而且高性能計算服務產品往往含有隱性的知識投入和人力教育投入，中心必須開放思想、加強合作、提升服務水平來建設西北最具實力的超級計算中心，繼續(xù)服務甘肅省乃至全國的高性能計算資源用戶。