【央广网】中科院超算环境广州分中心:小平台撬动大科学

  

  央广网广州10月20日消息(记者郑澍)整体聚合计算能力理论峰值每秒100万亿次!这个“计算”实力够硬核吗?中科院超算环境广州分中心主任、高级工程师陈朝明回答:“从超算资源量来讲,如果把天河二号比喻为大海,那我们就是一个湖泊。”

  成立于2014年的中科院超算环境广州分中心以其惊人的计算能力在干细胞与再生医学、创新药物设计、公共健康、海洋气象、地球科学、环保能源新能源等领域都有广泛的应用。

  在中科院广州健康院一间普通的机房里,隐藏着雷霆万钧的“大家伙”。这些宝贝被精心呵护,他们在恒温恒湿的环境,容不得半点灰尘。与此同时,科学家通过它们,读取生命科学、新材料、新能源等领域不可或缺的重要密码。

  100万亿次! 

  中科院超算环境广州分中心目前集群拥有:60台普通刀片计算节点,1000个CPU计算核心,全系统内存容量6TB,存储总容量达到3PB,整体聚合计算能力理论峰值每秒100万亿次。

  如果你认为超算中心“超”在“计算”,那你就错了,“数据分析”才是他们支持实验的王道。成立时间虽短,超算中心已向全院师生开展常用分析语言和方法的培训。受广州分院委托,由广州健康院负责筹建中国科学院超算环境广州分中心,面向广州两院地区及相关单位用户服务。健康院负责机房装修、超算设备采购及安装、软件应用部署、系统的日常运维。广州分院负责组织协调需求调研、用户应用培训、协调项目推广、推动统一服务。中心建设采取分期建设、逐步完善、重视应用。 

  通过分期建设,超算广州分中心目前计算聚合能力达100万亿次,并行高通量存储达3PB,提供100M专线高速科技网络带宽,集中部署了面向生物医药与健康等多学科领域的超算应用软件及集成工具,可支撑大规模科学计算、数据模拟和实验验证。

  第一! 

  在2019年的指数排名中,中心在中科院各超算分中心中位列第一名!

  超级计算发展指数依据17个指标评价,从环境建设、环境使用、用户直接科研产出、人才培养、支持用户科研项目、收入分指数6个方向衡量超级计算环境的发展。报告显示,超算广州分中心在数据计算驱动科研创新、交叉学科人才培养、跨学科跨地域科研合作、支撑重大项目创新研究、以及服务地方科技发展发挥了重要作用。

  截至2020年9月,面向广州分院各研究所、生物岛实验室、高校及广州科学城相关企业等开通账号357个,培训应用账号90个。集群平均使用率65%。涉及再生医学与健康、生物信息、分子进化、药物设计、结构蛋白、冷冻电镜、人工智能、天然产化学药物、植物生态等研究领域;过去一年来,支撑干细胞先导专项、国家重点研发计划及省市专项项目超过200项;2018年至10月份,应用成果发表在Nature,Cell等子刊共8篇,以及其他国际知名刊物近百篇。截至2018年9月,开通账号205个,培训应用账号95个。集群平均使用率65%。涉及再生医学与健康,生物信息,分子进化,药物设计,结构蛋白、天然产化学药物、植物生态等方面;过去一年来,支撑干细胞先导专项、国家重点研发计划及省市专项项目超过200项;2018年至10月份,应用成果发表在Nature,Cell等子刊共8篇,以及其他国际知名刊物近百篇。

  目前,超算中心主要应用在生物学、基础医学、 生物医学工程、药学、物理学、数学、化学、计算机科学与技术、电子科学与技术、光学工程、材料科学与工程、机械工程、环境科学与工程等13个领域,用户月均30科研组左右,最高时超过100名分析人员同时在线进行计算。

  

 

  三剑客! 

  不同的学科背景,为了共同的目标,广州健康院的研究员刘劲松、许永与陈朝明成为了同事口中的“三剑客”。中心建立之初,由于经费紧张和大家对超算认识的不足,三剑客采取“化缘”的方式,号召院领导及PI,“有钱出钱,有力出力,没钱没力出吆喝”。同时,三剑客花费大量时间和精力,深入多家单位进行调研、学习,对超算的发展进行详细规划。终于在中科院、广州健康院的大力支持下,采取“经费支持+服务先租后购+课题组支持”的方式,超算中心才得以建成。

  中心建成后,“三剑客”仍然对其日常运维和未来发展倾注了大量精力,像对待自己的孩子一样,呵护有加。有一次,院内突然停电,三剑客不约而同,第一时间到达超算机房,检查服务器、存储系统,确保设备安然无恙。中心建成后,在数据与计算方面发挥了重要的推动作用,随着广州健康院科研实力和人才队伍的不断壮大,超算资源的面临挑战。三剑客继续不遗余力,四处奔走,筹措资金,进行超算资源的扩展和应用的推广。

  未来,中心将不再满足提供单一方向的设备和技术支持,而是将联合各个子平台的特长和优势,依靠平台的自主创新,提供全面的技术解决方案,支持PI们去挑战生命科学领域影响深远的课题。“依靠平台的专业技术支持,在small labs(小实验室),也可以做big science(大科学)。我们相信,未来重大的科研发现和创新,都将从这里开始孕育、诞生。”这是三剑客对超算中心的定位,也是他们的笃信。

  “小”实验室,“大”科学 

  高精尖的设备,加上一流的人才,带来的是高效能。随着高通量和单细胞测序技术的不断发展,干细胞与再生医学、药物设计、公共健康与免疫等领域产生大规模数据,对于计算资源和计算能力的需求越来越大。超算中心的建成,正不断助力广州健康院细胞命运调控、遗传发育、抗癌药物筛选及蛋白质结构解析等方向的数据分析,大大提升了科研效率。

  今年1月24日,当大批医护人员奔赴疫情防控第一线的时候,当广州健康院科学家披上实验服开始科研攻关的时候,超算中心的工程师也迅速集结。疫情期间,超算高性能集群不间断、高速稳定运行,保障新冠病毒多种测序数据的高效分析,帮助科学家得以在短期内发现新冠病毒感染导致急性呼吸窘迫症细胞机理,对临床治疗具有重要指导意义。

  中国科学院计算机网络中心研究员金钟评价,广州健康院长期以来重视超算对科研创新的驱动,多年在超算发展指数中位于中科院前列,基于该超算分中心支撑了一大批重大科研项目及重大成果的产出,培养了一大批具有生物医药计算交叉学科人才。应加大高性能计算重大设施的投入,重视超算应用交叉学科高级人才培养,以加快促进生物医药与健康领域的科研创新。

  广州健康院院长陈新文说,超算中心将以参与新一代超级计算机研制、承担人类细胞谱系大科学设施建设、粤港澳科创中心建设等重大任务为契机,充分发挥超算中心作用,为研究院提升承担大项目能力,申建重大科研基地、产出大成果提供更强力的基础支撑。