青海大学 “三江源分析中心” HPC实践分享

三江源分析需要HPC支持

青海大学高性能计算（HPC）初建于2011年，应用在计算机系，最初由清华大学所捐赠的设备。现阶段主要以科研为主，如青海大学所做的三江源分析中心，主要用于气象模拟等方面。

这在水文中，都是极为重要的研究项目。魏加华表示：近些年，国家对三江源投入很大，生态保护建设一期，国务院拨款75亿，第二期是160亿，保护范围越来越大。而通过对三江源的研究与保护，三江源整体的趋势逐步向好，但三江源脆弱的生态还没有从根本上得到转变。尤其是对影响三江源生态退化或变化的问题需要认识清楚，如果认识不到位，很有可能有些保护措施实际上是朝意愿的相反方向在发展。生态环境是由完整的生态链的组合，一条生态链的变化，对未来发展的影响是很难判断的，这在学术界都是在努力寻找的答案。不止如此，三江源生态变化对我国气候、水文的影响有多大，在学术上需要开展研究。

三江源

具体来看，魏加华表示：“三江源分析中心主要用于气象模拟方面，研究核心是预报，从天气预报到降雨产流再到河道的汇流过程，需要大规模的计算，并先做一些简化的处理，如划分单元大小、计算时间、模拟精度等。要做降雨的地表全部过程耦合模拟，也需要根据学科的需求而设定。考虑到这些新的需求，青海大学准备部署新HPC系统，预计计算能力要到36个节点，存储规模达到10—50TB。”

新GPU异构集群需要观察

经过充分调研与分析，青海大学选择了新联想HPC系统。魏加华认为：主要是因为联想（IBM）服务器在稳定性、系统管理和产品特性上优势明显。软件方面，也采用了国际领先的系统。而其上的水利专业的模型、应用系统等则都是学校内部开发的。如水情预报平台，水库调度平台等。“比如河网提取算法，利用全球30米分辨率的DEM提取全球的河网，在以前是不可想象的，即使现在服务器性能再高，没有一些高效的算法也是难以实现的。现在2小时就能把全球所有的河网能够提取出来，通过水系的拓扑关系，把其提取出来然后编码入库。这在国际上都是很先进的。”

从具体配置上来看，36节点的新系统部署扩展空间极大，网络采用Infiniband，可达56Gb/s。而在性能以外，三维仿真环境模拟，全球河网提取都需要极高的内存能力；一些基于物理过程的模拟对I/O的要求也会更高一些。 据悉，联想还将在性能调优上提供帮助，并将学校原有网络和新HPC系统实现融合。而未来，针对新科研项目，联想还将提供更多支持。

青海大学水电学院副院长魏加华表示：“青海大学的新HPC系统采用了比较传统的部署方式，今年9月份可以部署到位。这套平台和清华大学平台能够无缝对接，可以实现与清华大学的计算和存储的平衡分担。新设备会逐渐取代以前的设备。”

对于国际上比较关注的新GPU异构集群可以提升整体运算能力，对于浮点运算要求较高水利研究是否会更有吸引力的问题，魏加华表示：“之前的研究也探讨过GPU集群的应用，新的应用还需要一段时间的观察。未来会在这方面做新的部署。”

青海大学水利水电学院副院长  魏加华

培养水利+电子的跨学科人才

青海大学携手清华大学构建HPC系统，将IT和传统水利进行结合，相信不仅对三江源研究本身更有贡献，还将因HPC的优势而吸引更多致力于三江源研究的学者来超算中心驻场研究。

对于未来，青海大学希望进一步扩展，将HPC研究成果转化为实际应用案例或者相关经济收入来推动中心发展，并进一步回馈研究。人才培养上，积极参加国内或国际的超算竞赛，培养更多水利和电子的交叉跨学科的人才。研究方向上，不再局限于学校的科研项目，而在更多价值研究方面发挥优势。（编辑/郭雪梅）

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