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二、中国的主要超级计算中心

中国的超级计算中心按照建设主体、功能定位、计算能力和服务对象可以分为国家级超算中心、区域超算中心、科教超算中心和企业超算中心。

(一)国家级超算中心

国家级超算中心包括国家超算中心和服务全国科学计算的中国科学院超算中心。国家级超算中心主要面向国家的重点任务和需求,承担诸多前沿科学领域的应用计算研究和服务任务。截至2022年12月底,我国已建成多个国家级超算中心。

1.国家超级计算天津中心

国家超级计算天津中心于2009年5月批准成立,由天津市滨海新区和国防科技大学共建,总投资约6亿元,部署有“天河一号”超级计算机(由140个机柜组成,占地面积约1300平方米),以及“天河三号”原型机系统。国家超级计算天津中心有超算中心、云计算中心、电子政务中心、大数据和人工智能研发环境,是我国应用范围最广、研发能力最强的超级计算中心。

2.国家超级计算深圳中心

国家超级计算深圳中心于2011年11月投入运行,总投资12.3亿元。一期建设用地面积1.2万平方米,总建筑面积4.3万平方米,是深圳市投资规模最大的国家级重大科技创新基础设施。国家超级计算深圳中心采用由中国科学院和曙光公司联合研制的“曙光6000(星云)”超级计算机系统,其浮点运算能力实测峰值为每秒1271万亿次,在2010年6月全球超级计算机TOP500排行榜中排名第二。在一期项目建成后的10年间,国家超级计算深圳中心累计服务超过3万个用户团队,完成各类计算任务逾1000万个,完成15亿核小时计算,是计算机资源服务形式最丰富、资源利用率最高的国家级超算中心之一。2022年11月,二期项目动工,用地面积4.6万平方米,总建筑面积11.28万平方米,计划于2025年建成新一代E级超级计算机。

3.国家超级计算长沙中心

国家超级计算长沙中心于2010年10月批准组建,由湖南省政府负责资金投入并统筹发展,湖南大学负责运营管理,国防科技大学负责技术支撑,于2014年11月正式运营。中心坐落于湖南大学南校区内,占地43.25亩,总建筑面积2.7万平方米,总投资7.2亿元。中心拥有天河系列超级计算机、天河·天马计算集群等计算平台,通用算力为每秒20亿亿次、人工智能算力为每秒100亿亿次。国家超级计算长沙中心支持广泛的商业软件、开源软件及自研软件,自主研发了科学计算与工程仿真平台、大数据分析平台和人工智能超算平台三大基础平台。典型应用包括:水环境大数据联网及预警预报、BIM施工图智能化审查等数字社会项目;种业大规模基因组装和测序分析、基于图形自监督学习的药物发现等生物医药健康项目;航空发动机燃烧室精细化数字仿真、大型盾构机工程仿真计算、高速列车强风气动设计等先进制造工程仿真项目;高效催化材料表面筛选、离子注入碳化硅半导体掺杂过程模拟等基础科学研究项目。

4.国家超级计算济南中心

国家超级计算济南中心于2011年3月开始建设,由齐鲁工业大学(山东省科学院)建设、运营和维护,于2011年10月正式揭牌。中心部署的中国首台全部采用国产CPU和系统软件构建的“神威·蓝光”超级计算机由国家并行计算机工程技术研究中心研制,其浮点运算能力实测峰值为每秒1100万亿次。机房总面积为2700平方米,有计算机柜20个。2018年8月,神威E级超算原型机在中心完成部署,首次实现了处理器、网络芯片组、存储和管理系统等核心器件的完全国产化,运算系统全部采用“申威26010+”众核处理器构建,高速互连网络系统全部采用申威网络交换芯片、申威消息处理芯片构建,存储和管理系统采用申威多核处理器构建,实现了国产化替代。神威E级原型机浮点运算能力峰值为每秒3130万亿次。中心建有国际首个超算科技园,建设有与其配套的集超级计算、大数据、人工智能于一体的云平台,满足新一代信息技术、现代海洋、新能源新材料、高端装备、医养健康等产业的超级计算需求。

5.国家超级计算广州中心

国家超级计算广州中心由广东省人民政府、广州市人民政府、中山大学、国防科技大学合作共建,坐落于中山大学东校区,机房及附属用房面积约1.75万平方米。2013年11月,由国防科技大学研制的“天河二号”在国家超级计算广州中心正式投入运行。“天河二号”峰值计算速度为每秒5.49亿亿次、持续计算速度为每秒3.39亿亿次。2013—2015年,“天河二号”在全球超级计算机500强排行榜上连续六次排名世界第一,创造了超级计算机连续登顶次数的世界纪录。“天河二号”投入运行后,科研人员与用户密切配合,围绕大科学、大工程及产业升级、信息化建设等方面开展推广应用,为解决重大挑战性问题提供了前所未有的算力支撑。在“天河二号”上进行的C919飞机高精度外流场气动计算,在国际上首次实现了全机复杂构型高精度大规模数值模拟,为工程研制提供了关键数据。

6.国家超级计算无锡中心

国家超级计算无锡中心于2016年6月批准成立,由科技部、江苏省和无锡市三方共同投资建设,委托清华大学管理运营。国家超级计算无锡中心有由国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威·太湖之光”,“神威·太湖之光”是世界上首台浮点运算能力峰值超过每秒10亿亿次的超级计算机,其运算系统全面采用了由国家高性能集成电路设计中心利用自主核心技术研制的国产“申威26010”众核处理器,是我国第一台全部采用国产处理器构建的在全球排名第一的超级计算机。国家超级计算无锡中心依托“神威·太湖之光”,根植江苏省、覆盖长三角地区,拓展至全国、放眼全球,与国内外专家、应用单位等密切合作,面向生物医药、海洋科学、油气勘探、气候气象、金融分析、信息安全、工业设计、动漫渲染等领域,提供计算和技术支持服务,承接国家级和省部级重大科技项目与重大工程项目,为我国科技创新和经济发展提供平台支撑。

7.国家超级计算郑州中心

国家超级计算郑州中心于2019年5月批复筹建,依托郑州大学建设运营,2020年11月通过验收并纳入国家超级计算中心序列。国家超级计算郑州中心位于郑州大学科技园内,机房及环境配套设施建筑面积约9000平方米。主机系统是中科曙光新一代高性能计算机——嵩山超级计算机,理论峰值计算能力为每秒10亿亿次,存储容量为100PB,采用绿色节能的浸没式相变液冷冷却技术,计算系统PUE值低于1.04。嵩山超级计算机基于超融合自适应并行处理体系,采用“超算能力+云化服务”模式,提供多样的先进计算服务。

8.国家超级计算昆山中心

国家超级计算昆山中心于2020年11月通过科技部组织的专家验收,项目总投资约20亿元。国家超级计算昆山中心集成了中国科学院相关领域的最新科研成果,与“中国科技云”资源衔接,成为共享超级计算平台,承接长三角地区大科学装置的先进计算及科学大数据处理业务。国家超级计算昆山中心与苏州深时数字地球研究中心、上海脑科学与类脑研究中心等开展战略合作,重点围绕人工智能、生物医药、物理化学材料、大气海洋环境等前沿科学领域,开展应用计算研究与服务。

9.国家超级计算成都中心

国家超级计算成都中心于2019年8月启动建设,于2020年9月建成投运。成都天府新区投资25亿元,委托成都超算中心运营管理有限公司建设和运营。国家超级计算成都中心占地36亩,总建筑面积约6万平方米,超算核心机房楼约2300平方米,于2021年纳入国家超级计算中心序列。国家超级计算成都中心以安全可控的新一代超级计算机系统为核心,算力规模按照峰值性能为每秒30亿亿次进行总体规划,一期峰值性能为每秒17亿亿次,浸没式相变液冷系统为超算核心设备提供高效换热。作为我国西部地区首个国家级超级计算中心,国家超级计算成都中心的应用计算服务涵盖航空航天、电子信息、生物医药、装备制造、先进材料、能源化工等方面。

10.国家超级计算西安中心

国家超级计算西安中心于2020年8月批准成立,位于西安航天基地,占地面积约50.63亩,一期设计浮点运算能力峰值为每秒10亿亿次。国家超级计算西安中心立足西安市、面向西北,集科学计算、工程模拟、人工智能、大数据分析于一体,将助力前沿科技研究、科技创新,满足众多高校、科研院所、航空航天单位等对超级计算的刚性需求。2022年6月,该项目正式供电,进入设备联调阶段。

11.中国科学院超级计算中心(SCCAS)

中国科学院超级计算中心(SCCAS)由1995年3月成立的中国科学院计算机网络信息中心(CNIC)负责建设。1996年6月,CNIC超级计算应用室引进美国硅图(SGI)公司生产的共享存储并行计算机Power Challenge XL,其具有16个MIPS R10000处理器,浮点运算能力峰值为每秒64亿次,开启了超级计算中心的历程,成为我国最早向公众提供高性能计算服务的平台。

中国科学院超级计算中心的特点是其构建了具有总中心、分中心、所级分中心三层架构的分布式超级计算环境。目前,中国科学院超级计算中心是总中心;在中国科学技术大学和9个城市(合肥市、青岛市、昆明市、深圳市、兰州市、大连市、沈阳市、武汉市、广州市)的研究所(院)设立了10个分中心;在中国科学院紫金山天文台、中国科学院上海天文台,中国科学院下属的力学研究所、高能物理研究所、微生物研究所、生物物理研究所、大气物理研究所、理论物理研究所、遥感应用研究所、北京基因组研究所、上海药物研究所、北京纳米能源与系统研究所、山西煤炭化学研究所、福建物质结构研究所、新疆生态与地理研究所、数学与系统科学研究院、青藏高原研究所、空间科学与应用研究中心、重庆绿色智能技术研究院设立了19个所级中心。中国科学院国家天文台、中国科学院紫金山天文台、中国科学技术大学、中国科学院高能物理研究所等11家单位参与了GPU高性能计算集群。实现的聚合通用计算能力超过1300万亿次,GPU计算能力超过3000万亿次。

多年来,中国科学院超级计算中心站在超级计算发展前沿,洞察发展趋势,引领国家超级计算发展和人才培养方向。不仅服务于中国科学院的研究工作,为国家863计划、973计划和国家自然科学基金等重大项目提供计算服务和应用支持,还为科研单位提供超级计算服务和技术支持,为大规模复杂技术和商业应用提供解决方案。同时,中国科学院超级计算中心还借助网络优势,为众多远程用户提供服务。

(二)区域超算中心

区域超算中心由地方各级人民政府批准并筹资建设,主要服务于所在地的经济发展和产业升级。区域超算中心一般为我国各省(市)科技厅(局)下属的科研事业单位,也是服务于本省(市)计算机技术研究、应用、推广和服务的科研机构。

1.上海超级计算中心

上海超级计算中心成立于2000年12月,由上海市政府投资建设,位于浦东张江高科技园区内。上海超级计算中心是国内较早面向社会开放、资源共享、设施一流、功能齐全的超级计算公共服务平台。上海超级计算中心先后部署了多台性能较强的超级计算机,目前对外提供服务的是由中国科学院计算技术研究所、曙光公司和上海超级计算中心联合研制的“魔方Ⅱ”(峰值计算速度为每秒399万亿次)和“魔方Ⅲ”(峰值计算速度为每秒3300万亿次),总计算能力约达到每秒3700万亿次。上海超级计算中心的高性能计算资源均配有较完备的编译器、数学库、文件读写、数据后处理工具等基础软件环境,支持各类主流商业应用软件及科学源代码的运行;在与上海超级计算中心协商后,用户的项目需要的自带软件可以在自用工作目录下安装使用。

自投入运行以来,上海超级计算中心立足上海市,面向全国,为各行业提供了大量的高性能计算应用服务,主机资源得到充分利用,已在气象预报、药物设计、生命科学、汽车、新材料、土木工程、物理、化学、航空、航天、船舶等应用领域取得了一批重大成果,支持了众多重大科学研究和工程建设项目。

2.甘肃省计算中心

甘肃省计算中心于1979年4月经国家科学技术委员会批复同意成立,是全国首批规划建设的省级计算中心之一,目前为甘肃省科学技术厅直属事业单位。主要从事计算机科学、高性能计算、数据科学、信息安全等领域的基础研究及计算机技术、人工智能技术的应用研究与推广,承担重大科研和工程课题;作为公共科研平台,向社会提供科研支持、创新创业和企业孵化服务,开展公益性专业培训及技术开发、咨询、服务与评价等业务。甘肃省计算中心建有甘肃省超级计算中心,科学计算集群的总峰值能力约为500TFLOPS,人工智能计算集群的单精度峰值为1.3PFLOPS,存储能力为2.2PB。服务用户主要为甘肃省及国家西部地区的高等院校和科研院所。近3年,甘肃省计算中心为90余个用户提供服务,支撑国家级和省级科研项目200余项,包括国家自然科学基金项目30余项。涉及的应用领域有计算化学、生物医药、地球化学、大气科学、装备制造、材料学、人工智能等。

3.山西省超级计算中心

山西省超级计算中心于2020年7月在山西省吕梁市揭牌成立。2017年后,吕梁市连续3年召开大数据产业发展大会,在吕梁市落地了天河二号云计算中心、华为山西(吕梁)大数据中心、交城大数据产业园中西部大数据中心等标志性大数据项目和大数据应用项目。中心成立后,对天河二号进行了升级,峰值计算速度达到每秒4561万亿次。中心与中国科学院大气物理研究所合作,使用天河二号为北京冬奥会提供气象服务,使天气预报的精度从3km提升到100m,截至2022年年底累计服务用户1000余个、完成3亿核小时计算。2021年5月,山西省超级计算中心依托太原理工大学,设立了太原分中心。

4.武汉超级计算中心

目前,武汉超级计算中心是国内已建成的最大集装箱数据中心项目。武汉超级计算中心共有61个预制化模块箱体,拼装时分为3层,每层约20个箱体。每个箱体内提前铺设电路、网络、管道等基础装备,之后再实施吊装、箱体间管道连接及配电等工序。中心算力为每秒5亿亿次高性能计算(High Performance Computing,HPC)。吊装工作于2022年6月20日启动,7月19日封顶,武汉超级计算中心于8月15日正式接入全国一体化算力网络布局下的中国算力网,充分体现了预制化集装箱的效率。

武汉超级计算中心是全国首个集人工智能和超算的多样化、云服务化算力集群,是全国首个统筹科研创新与产业发展的超算高质量发展示范高地,扎根武汉市、面向华中地区,融合AI(人工智能)与HPC(高性能计算)两种算力资源,在技术先进性与服务便利性方面具有一定的优势。

(三)科教超算中心

科教超算中心经主管部门批准,由大学、科研机构自行筹资建设,主要提供自身主责主业科学研究、新技术研制、新产品开发所需要的超级计算服务。

1.清华大学高性能计算平台

清华大学高性能计算平台于2005年成立,依托清华大学计算机科学与技术系建设。平台目前使用的探索100超级计算机的理论峰值性能为每秒104万亿次,总存储容量为1000TB,是校内使用范围最广、最受用户欢迎的大型仪器设备之一。在工作日的平均利用率超过90%,是国内少数可满负荷运行的超级计算设备,曾连续8年获得清华大学大型仪器设备使用效益一等奖。2016年起,清华大学高性能计算平台负责国家超算无锡中心的运维。

通过清华大学高性能计算平台,清华大学以整合资源、合作共享为手段,组织与计算技术相关的多个学科的研究人员一起开展并行算法、并行程序设计与软件开发等工作,推动学校各相关学科交叉合作,提高学科水平,促进跨学科复合型人才培养,取得了重要研究成果。

2.上海交通大学高性能计算中心

上海交通大学“交我算”平台成立于2013年。2019年上线了“π2.0”集群,其双精度理论峰值性能为每秒2100万亿次,是当时上海市计算速度最快的超算集群之一;2021年上线了“思源一号”高性能计算集群,其总算力为每秒6000万亿次,目前在国内高校中居于首位。由8台超强服务器组成的人工智能计算平台的双精度计算能力达到每秒1000万亿次,张量计算能力达到每秒1.6亿亿次。科学大数据平台的存储容量,在“十三五”末期已达35PB,居于国内高校前列。

经过多年的持续投入与建设,“交我算”平台已成为国内高校顶尖的算力基座,2013年以来累计服务一级学科30多个,支撑用户发表高水平论文600多篇,为10多个学科提供了学科融合的计算服务。平台持续免费为课程教学提供优质计算资源,帮助计算类实践课程模拟真实的科研计算场景,提升课程实效。

3.中国科技大学超级计算中心

2002年年底,中国科技大学决定建设第五公共服务平台,即科学计算平台。2003年10月,中国科大—中国惠普高性能运算联合实验室初步建成,后几经扩建,逐步成为服务能力较强的中国科学技术大学超级计算中心。现有计算系统的理论计算能力达到5.24PFLOPS(千万亿次/秒)。中国科技大学超级计算中心的超算系统以“瀚海+年份”命名,并向社会提供一定的计算资源服务及技术支持。

(四)企业超算中心

企业超算中心由企业按照市场化运行原则自主筹资建设,以商业化模式运营,除满足自身科技创新需要、增大企业核心竞争力外,还可以对外提供服务,形成新的利润增长点。

1.北京超级云计算中心

北京超级云计算中心成立于2011年,由中国科学院和北京市政府共建,由北京北龙超级云计算有限责任公司运营。2022年,北京超级云计算中心通用超算算力为每秒5亿亿次,有X86通用服务器超1万台,总核心数超60万个,获2022年中国高性能计算机TOP100榜单通用CPU算力性能第一名。北京超级云计算中心服务用户超过20万个,以立足北京市、辐射全国,构建国内领先的国际化基础设施及公共服务平台为总目标,面向以科学计算、工业仿真、气象海洋、新能源、生物医药、人工智能为代表的重要应用领域,提供随需的、灵活的超级云计算服务,有效支撑北京市产业升级与科技创新,助力创新型国家建设。

2.阿里云张北超级智算中心

阿里云张北超级智算中心以飞天智算平台为基础,于2022年8月启动,规划建设浮点运算能力峰值为每秒1200亿亿次,超过谷歌的每秒900亿亿次、特斯拉的每秒180亿亿次,成为全球最大的智算中心。阿里云张北超级智算中心位于河北省张北县,是全国可再生能源核心示范区,平均海拔为1400~1600m,年平均气温只有2.6℃,是天然的散热场,在此处建设数据中心可节约降温成本46%以上。飞天智算平台是阿里云最新发布的全栈智能计算解决方案,提供公共云和专有云两种模式。阿里巴巴还同步启动了位于乌兰察布市的智算中心,规划建设浮点运算能力峰值为每秒300亿亿次。两个智算中心将服务于AI大模型训练、遥感探测、数字人、自动驾驶、生命科学、新药研发、元宇宙等前沿智能应用。

3.陕西空天超算中心

陕西空天超算中心于2020年7月在陕西省西咸新区西部云谷正式启动运营。陕西空天超算中心由陕西空天超算有限公司运营,其由陕西空天动力研究院、西咸新区信息产业园共同出资组建。陕西空天超算中心的超级计算机机房面积为230m 2 ,部署了曙光超级计算机,总核心数为12368个,计算能力为每秒1000亿次,网络带宽为100GB,总存储能力为2.4PB。其以机柜排为单位部署,单排全封闭设计,集成了机柜、配电、制冷、监控、布线系统,实现了冷热气流隔离,制冷效率高,具有超温及烟感报警自动开门保护系统。

陕西空天超算中心以空天动力技术为背景,提供航空航天工程类高性能计算仿真、超算软件开发、工业云应用与技术咨询服务,吸引科研机构、高校、制造企业聚集,促进形成陕西省航空航天高新技术产业集群。陕西空天超算有限公司的主要盈利模式是:提供有偿科研及行业公共服务;通过科技成果转化获益;进行军民两用自主软件产品研发销售,知识产权转让及授权;申请各类重大科研项目资金。 XocufWmZUzBaMNBzbQJFj7+WDQzbYm4YRKBhHhQhIQAhg95imxjD9ej+NihLL64C

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