从“启明”到“太乙”，南科大的超算发展之路

焦旭

“集群采用了英特尔至强金牌处理器、815个双路刀片服务器节点、3.26万个计算核心、5.5PB的存储裸容量，还配备有GPU节点4个、KNM节点4个、FPGA节点2个，系统计算网络为英特尔最新的1152端口OPA。系统理论峰值性能为每秒2500万亿次，实测计算性能为每秒1687万亿次。”

这样一组数据，在HPC业内人士看来似乎并没有什么惊艳之处。如果说，这套超算系统是一所2011年才创办的高校，从开始筹建到最终交付用时不到一年打造的话，就会让人留下深刻的印象了。

南方科技大学正是这样一所让人印象深刻的高校。作为国家高等教育综合改革试验校、广东省高水平大学重点建设高校，它是由广东省领导和管理的全日制公办普通高等学校，深圳市创办的一所创新型大学。南科大仅用短短数年时间就已经成为国内知名、国际上有一定影响力的高校，其实力在国内科技大学里面排名前五位，在泰晤士报世界大学排名上已经排到了中国内地第八的位置。全校近300余名教学科研系列教师中，有28名院士、35名国际会士、24名“国家杰青”、8名“国家优青”。这样高的顶尖人才比例，足以挤进985顶级行列，秒杀大多数211高校了。

在HPC领域，南科大的二期高性能集群——“太乙”在SC2018全球超算大会最新一期的全球Top 500超算集群排名中名列第127位，在国内高校中除国防军事类院校外位居第一。南科大的学生超算团队在刚刚结束的ASC19世界大学生超级计算机竞赛总决赛上获得了大赛一等奖、应用创新奖及最佳人气奖三个奖项。

是什么让南科大在短短几年间取得了如此成绩？又是什么促使南科大在HPC计算上如此发力？可以说，科研与创新是其源动力。正如南科大副校長兼总务长鲁春所言：“我们的教授大概有80%都是从国外回来的，他们回国最看重的不光是待遇，而是科研实验的平台，目前越来越多的科研项目都是计算机模拟而来，因此HPC计算平台的重要性不言而喻。如果没有很好的计算资源和存储资源，如果没有平台，这些高级教授人才回来做不了科研也就没有了意义。”

据了解，南科大作为一所创新型大学，其目标是迅速建成国际化高水平研究型大学，建成中国重大科学技术研究与拔尖创新人才培养的重要基地。其在新型物理、材料领域的创新成果，包括凝聚态物理等前沿理论，位居国内科研领域的前沿。当前学校各大学科中计算需求量较大且迫切的学科主要集中在物理、化学、生物、环境、材料、金融、数学等领域。

鲁春在采访中向记者列举了两个例子，南科大在做无人机空气动力研究时，如果完全用实体飞机来实验，很多时候对实验实体具有破坏性，成本非常高，倒不如利用算法模型，模拟全天候和各种恶劣气候条件下的机翼性能优化，这时候就需要进行空气动力学的大量计算;而在生物信息学领域，人体脑电波在不同的场景下，会产生什么样的变化，都会产生出大量数据，脑电波与行为之间的关系，都需要进行大量计算。

正因如此，南科大在2015年搭建的一期高性能集群——“启明”的计算和存储资源很快就无法满足校内科研项目的需求。而为了让“太乙”在使用中效率更高，南科大通过邮件调研所有教授的需求，进行综合考量：材料系要做原子量级、电子量级的计算，对计算量的要求会非常巨大;计算机系更多的是关注人工智能，对算法的运算力是不是足够高十分关注;生物系要求的计算性能不是特别快，但对存储的性能要求很高。

鲁春指出，得益于精细化管理和不断改进的作业队列系统，目前“太乙”的资源利用得当。南科大还将会进一步帮助用户提高他们代码的计算效率。不过按照南科大目前的发展速度，可能很快就要对超算中心进行升级了。

从“启明”到“太乙”，得益于南科大在超算领域的前瞻性布局，在2018年Nature Index的70多个刊物里，南科大教授们所发表的文章数排在所有中国大学第26位，但在所有大学发表的文章中被引用量已排名全国第一。