浪潮助上海交大新型架构超算π推动聚变研究

前不久，一个被命名为π的超级计算机在上海交通大学正式上线运行，并宣布将支持“人造太阳”的惯性约束核聚变项目，帮助人类早日解决可持续清洁能源问题。这台超级计算机由 浪潮为上海交通大学设计构建，系统峰值性能达到263万亿次，被称为是国内高校性能最强的超级计算机。

惯性约束核聚变是将能产生聚变能源的氘、氚两种粒子压缩到仅有同质量液体体积的千分之一、约束到跟花生米大小相近的一个核心装置中，然后在其没有飞散开的纳秒时间内被加热到一亿度的高温，才能产生“人造太阳”科学工程所需的聚变能。如此极端的反应，现有的实验探测手段很难深入到聚变燃料内部进行测量。而利用超级计算机模拟，可以分步地对各个过程进行模拟，研究其中的物理细节，大大有利于对实验装置的设计和对实验结果进行分析、理解。

上海交通大学激光等离子体 教育部重点实验室是上海交通大学进行“人造太阳”可控核聚变项目的主要成员之一，在激光技术、靶物理实验和诊断、聚变相关理论和模拟研究方面一直发挥着重要作用。该实验室特别研究员陈民介绍，模拟核聚变对超级计算机的计算性能要求极高，他对目前的阶段性成果保密，所以我们无法知道π目前可以模拟的粒子数量规模，但据美国橡树岭国家实验室2008年的一项报告显示，它们使用了超过10万的 处理器核，模拟的粒子数目接近300亿，而2012年天河1A的报告也显示他们采用近5万个核，模拟的粒子数达到350亿，但尽管如此，还不能达到“人造太阳”科学工程的要求。

我们无法得知π超级计算机可以支撑“人造太阳”惯性约束核聚变项目的具体原因，但就π系统公布出的技术特点，独特的系统架构和易用性可能是关键之一。π超级计算机采用了独创性的CPU+GPU+MIC系统架构，由332个计算节点、20个胖节点和55个加速器节点组成，胖节点的完美运用可以大大提高系统运算效率。浪潮集团高性能 服务器产品总经理刘军介绍：“国际学术界认为，将CPU、GPU和MIC这三种处理器的优势融为一体的技术，是将人类现有计算力（千万亿次）提高一千倍（百亿亿次）的最有可能的一种技术途径。”上海交通大学超级计算机中心副主任林新华介绍：“据我了解，π超级计算机是国际上第一个采用这种独特架构的超级计算机，我们当初跟浪潮采取了这样的系统架构也是想多探索一些可以提高计算力的方法”。

π超级计算机作为上海交通大学的校级服务平台，不仅支持“人造太阳”惯性约束核聚变一个项目。为满足上海交通大学众多实验和教学需求，π在设计构建时采用计算网络、管理网络和硬件独立管理网络分开的网络配置，大大提高了系统运行效率，同时采用浪潮天梭Clustre Engine 高性能计算管理平台，将作业调度系统、应用 软件特征分析工具、监控系统的统一整合，提高了业务管理效率。同时，π超级计算机低功率也是系统亮点之一，它采用先进的水冷技术，每个连接控制单元拥有超过3000瓦的冷却能力，整体系统电源使用效率低于1.38。

π超级计算机独特的系统架构和易用性满足了上海交通大学品种繁多的应用需求，上海交通大学超级计算机中心主任顾一众介绍：“π系统的使用率高达70%-80%，在7月-9月仅仅2个月的试运行期间，π就运行了16552个作业，提供了8百多万小时的服务，个别作业甚至使用了5000个CPU。”

包括“人造太阳”在内的诸多科学梦想都需通过超级计算机来进行模拟，在实现这些人类梦想的道路上，需要更高性能和更易用的超级计算机。π现在也许还不能实现“人造太阳”这一科学梦想，但它独特的系统架构、易用的管理网络、高效的冷却系统无疑可以先制作出一个个的“人造小太阳”为人类点燃希望之光，同时为日后更高性能超级计算机的研制提供参考依据。