一号超算的“魔法力量”北大高性能计算平台“未名生科一号”正式上线，“超算三兄弟”助力北大教学和科研

10月26日，北大高性能计算平台“未名生科一号”正式上线。

“未名生科一号”缘何以“生科”为名？

“未名生科一号” 虽然是“一号”，但却是北京大学高性能计算校级公共平台上建设的第三套超算系统了，它诞生之时已经有了两个“哥哥”，分别是“大哥”未名一号和“二哥”未名教学一号。

那么，作为“三弟”的第三套超算系统，他的名字当中为何出现了“一号”呢？原因就在于这套系统将聚焦生命科学及其相关前沿交叉学科的需要，要优先服务于冷冻电镜平台的科研工作。从这个角度理解，它确实称得上是北大在生命科学领域的“第一号”超算系统。

“冷冻电镜”简单解释的话，这就是一项用“速冻”技术固定住蛋白质等生物大分子，进而通过电子显微镜观察其空间结构的技术。这项技术的诞生，促进了结构生物学的蓬勃发展，2017年的诺贝尔化学奖，就颁发给了三位在冷冻电镜技术上作出突出贡献的科学家。

北京大学冷冻电镜实验室设备

冷冻电镜有三个关键因素：冷冻固定技术，显微技术，以及对图像数据进行收集和处理的技术，而高性能计算平台正是实现图像数据收集和处理的重要基础。具体来说，从电子显微镜拍下的“照片”到立体的生物分子结构，这中间就需要超级计算机的能力了。所以，“未名生科一号”今后的主要工作就是解析出电镜拍摄到的很多二维照片与生物大分子的三维空间结构之间的关系。

当然，作为一个强大的超算系统，“未名生科一号”也会为其他学科领域提供不低于30%的公共机时。据介绍，这将有效缓解高性能计算平台首套系统“未名一号”的排队情况，为广大师生营造更加优质的高性能计算环境。

技术人员紧张调试设备

未名生科一号的“硬实力”

来看一下“未名生科一号”的参数与配置：

“未名生科一号”采用联想深腾X8810超级计算机系统建设，由150个节点组成，共计4688个CPU核心，28块GPU卡，总体计算能力理论峰值为587.8TFLOPS，其中CPU节点计算能力为343.4TFLOPS，GPU等其他节点总计算能力为244.4TFLOPS，存储容量为10.2PB。

计算节点CPU支持AVX-512指令集，大幅度提升了处理器的浮点运算能力，GPU节点采用最新的NVIDIA Tesla V100型号GPU，并采用NVLink方式连接，单卡GPU双精度浮点运算速度理论值可达7.8TFLOPS。计算网络采用omni-path架构，安装有intel、gcc等编译器，作业管理采用slurm调度系统，集群管理采用计算中心自主开发的集群监控管理套件。

作为超级计算机，“未名生科一号”的参数配置与常见的家用电脑不太一致。直观解释它的运算能力的话，就是可以在一秒钟实现587.8万亿次的浮点运算，这大概相当于5000台普通电脑同时工作的运算能力。

未名生科一号的“长成记”

“未名生科一号”于2018年6月21日起投入试运行，成为了北京大学高性能计算校级公共平台的“实习生”。4个月以来，它已经累计为12个项目35位科研人员提供了计算支持，包括生命科学学院高宁和李宁宁团队，物理学院欧阳颀、毛有东和李新征团队，分子医学研究所陈雷团队，北京国际数学中心鄂维南团队。试运行期间，系统的平均使用率达到了94.7%。

“未名生科一号”的建成，将为北京大学的尖端科研计算开拓新的发展空间。它既实现了高性能计算平台两级架构的建设思路，提升了平台对重大科研的支撑能力，又有效改善了生命科学的研究手段，对生物物理、定量生物学、结构分子生物学和分子医学等前沿交叉学科的发展起到重要的推动作用。