北大与联想联手创造新“第一”：45℃温水冷却助力智慧超算落地

1月3日，北京大学高性能计算校级公共平台启用揭牌仪式，在北京大学简朴而又隆重地举行。“LINPACK效率达到92.6%，PUE值控制达1.1，正式上线后平均负载率达到98%”……当这样一组华丽得不像实力派的运行数据公布后，来自中国首个采用45℃温水水冷技术的超算平台——北京大学“未名一号”，注定会被写入中国HPC发展的编年史中。虽然“未名一号”只有196个计算节点，集群峰值计算能力和规模在国内HPC中只能算中等规模，但“未名一号”超算平台的启用，却实现了45℃温水水冷HPC在中国从0到1的突破，也注定了“未名一号”将是中国HPC发展史上很多个“第一”记录的开创者。

“未名一号”超算平台启用，为何受到如此重视？

北京大学是中国近代第一所国立大学，也是最早以“大学”之名创办的学校，标志着中国近代高等教育的开端。北京大学在历史上开创了诸多的第一记录，是中国新文化运动中心和五四运动的发源地，北京大学汇聚了诸多顶尖学术泰斗，也培养了众多优秀人才，推动了中国近现代在理想理论、科学技术、文化教育、社会发展等多方面的进步。

而联想集团是中国最大的科技企业之一，其PC市占率连续多年雄踞世界首位，联想在高性能计算机上也是硕果累累，在2002年推出中国第一台万亿次的计算中心，2003年推出的6800成为了中国第一套HPCTOP500上榜系统，2009年推出了中国首套百万亿次的超算平台集群深腾7000。2011年世界上第一台大型水冷系统也是联想发明的。在最新的全球HPC TOP500的份额榜单中，联想连续四年以全球第二、中国第一霸榜。

北京大学和联想集团，一个是中国高校的标杆，一个是中国科技产业的旗手，在各自领域都有广泛而深厚的影响力。此次“未名一号”超算平台启用，获得了双方领导层的高度重视。

揭牌仪式前，北京大学校长林建华与联想集团董事长兼CEO杨元庆，联想集团高级副总裁、数据中心业务集团中国区总裁童夫尧等举行了会晤。双方就未来AI发展趋势、打造世界一流学科，吸引优秀科学家、培养适应未来发展需求的新型人才等话题进行了深入交流。北京大学党委副书记兼秘书长安钰峰，北京大学副校长兼教务长高松院士，及联想集团相关领导共同出席了揭牌仪式。

北京大学及联想集团高层会晤

联想集团董事长兼CEO杨元庆在揭牌仪式上表示：“今天，由联想帮助建设的国内首个温水水冷超算平台揭牌，希望能够为北大各学科的进一步发展提供技术支撑，助力重大科研项目的研究，尤其是把握住物联网、云计算、大数据、人工智能等新技术迅猛发展所带来的机遇，为北大在智能时代培养一大批引领时代潮流的创新型人才增光添彩！”

北京大学副校长、教务长高松院士在致辞时表示：“北京大学正处于创建世界一流大学进程的关键时期，高性能计算数据中心既可以帮助北大在学科建设、人才培养和科研攻关等方面保持优势，又可以鼓励和带动学科交叉融合，支持重大科研项目的使用。这一平台的建成和启用将为北大高水平科学研究、前沿科技探索和创新型人才培养提供良好支撑和保障。”

近几年AI爆火，HPC计算力的提升是AI应用快速进步的重要助力，而基于AI和HPC技术的融合产物智慧超算，更是为前沿学科实现突破提供了有力武器。联想集团高级副总裁、数据中心业务集团中国区总裁童夫尧在揭牌仪式上表示：“一直以来，联想与北京大学都有非常良好的合作。我们非常荣幸能够继续为北京大学的科研创新提供强大技术支持与保障，在实现持续、稳定地为教学、科研工作提供优质高性能计算资源的同时，为高校信息化建设做出一份贡献。“

据悉，基于联想Skylake全新架构的北京大学冷冻电镜超算平台也即将开始部署，联想将为北京大学在生命科学研究领域提供强大的计算力。冷冻电镜就是应用冷冻固定技术，使用透射电子显微镜观察样品的显微技术，是结构生物学研究的利器。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海量数据存储和处理的重要基础。

“未名一号”见证从0到1突破，中国HPC进入温水冷却新时代

北京大学物理学院副教授、北京大学高性能计算校级公共平台主任雷奕安，在揭牌仪式之后接受采访时表示，北大在2016年进行高性能计算校级公共平台招标时，其实并没有预设要选择哪个品牌或者哪种方案，经过大量的调研和比较，专家组得出的结论是联想45℃温水水冷方案更具有竞争力。温水水冷不需要额外的强制制冷设备，节能性更佳，而且在调研中我们发现采用温水水冷技术的HPC在稳定性上也更胜一筹，再加上联想在国际上已经部署了很多温水水冷HPC，积累了丰富的经验，经过综合考量，我们的招标最终选择了联想的温水水冷方案。

北京大学高性能计算校级公共平台“未名一号”，由227个节点组成，其中计算节点196个、GPU节点10个、KNL节点8个、胖节点3个、管理和登录节点6个、IO节点4个，计算节点理论峰值261万亿次/秒，实测计算能力达到242万亿次/秒。“未名一号”平台采用了基于联想全球首创的45℃温水水冷技术的深腾X8800超级计算机系统。相比传统的风冷散热技术，采用联想45℃温水水冷技术的“未名一号”， LINPACK效率达到92.6%，PUE值控制达1.1。据测算，“未名一号”节省了50%的制冷散热成本，每年将为北京大学节省60万度电。

在被问及“未名一号”在完成了中国HPC 45℃温水水冷系统部署之后，中国HPC是否会加速进入到温水水冷时代，联想数据中心业务集团中国区副总裁李国庆表示，在北京大学进行了中国首套45℃温水水冷系统部署后，因其非常优异的PUE值、节能效果以及效率，将吸引更多的研究院所、高校以及行业客户来考虑温水水冷方案，因为能源和运行费用的节省,温水水冷HPC机房的噪音控制和易维护性，都是看得到、算得清的，尤其是在向E级计算迈进的阶段，温水水冷的价值和优势将体现得更加淋漓尽致，所以联想对中国HPC步入温水水冷时代是持乐观态度。

联想数据中心业务集团中国区企业级营销产品营销总监李炜在接受采访时亦表示，其实联想45℃温水水冷技术在北大应用之前，在国外部署已经有将近六年的时间，在北大“未名一号”招标之后，有很多国内的客户开始考虑采用温水水冷技术的HPC，因为他们深切地感受到了温水水冷技术的先进。联想HPC的大客户，很多都是科研单位、政府管理部门，他们需要足够有说服力的国内部署案例，才能说服上级部门去让他们尝试新技术。在北大“未名一号”中标后的实施过程中，就已经有国内很多的高校、科研院所，包括大的研发企业对此感兴趣，所以这更坚定了我们对温水水冷技术市场前景的看好。

超算与AI融合交汇，智慧超算助力科研创新成国之利器

有人把数学称为现代自然科学之母，很多自然学科都要高度依赖数学的基础性作用。而高性能计算技术的发展，则为越来越多的分支学科创新提供了底层架构支持。得益于此，联想的HPC业务也取得了长足的发展，联想的HPC也已经广泛应用于政府、科研、教育、气象、大气海洋、石油石化、CAE仿真计算、生命科学、人工智能等各个领域。

目前，全球最大的7个数据中心中，有6个采用了联想的解决方案和服务；联想还连续第四次取得HPC TOP 500榜单中国第一，全球第二的成绩，并以17%的增长率成为全球增速最快的HPC厂商。目前全球500强企业超算系统中，有92家采用了联想的HPC。

联想HPC高度重视与国内外顶尖高校的协作，在国内，联想与南京大学、厦门大学等院校合作建立超算平台，持续提供强大计算力支持。在与南京大学的合作中，联想为其交付了近九百万亿次超算集群，创造了国内大学高性能计算平台规模最大的纪录。在全球范围内，联想先后与牛津大学、伦敦大学、芝加哥大学、北卡罗莱纳州立大学等高校在HPC领域展开合作，例如，联想与北卡罗莱纳州立大学研究人员正在开展更深入的研究，以应对全球粮食水源短缺的挑战；在伦敦大学学院，研究人员正在通过大型强子对撞机，重建高能粒子碰撞事件，解决有关宇宙起源的基本问题。

在越来越高涨的人工智能和万物互联时代，HPC遇到了一些“成长的烦恼”：比如说用户对计算需求多样化的挑战，随着AI技术火爆，用户对于用超算来进行深度学习算法优化和验证提出了新的需求；随着超算中心算力的不断增强，用户对于功耗有了更高的期待；在万物互联时代，设备激增引发的数据大爆炸，需要HPC提供更强劲的数字经济引擎……

HPC如何改良，才能更好地适应人工智能和万物互联时代？联想提出了智慧超算的理念，直接针对人工智能的三大要素——算法（algorithm）、大数据（big data）和计算力（computing power），来进行重点攻坚。在算法层面，联想可以提供基于AI平台的通用人工智能算法和根据不同行业的应用场景算法；在大数据层面，联想拥有超过12PB的国内最大制造企业数据集群，在全球建有多个数据中心，其LEAP平台能够帮助企业在管理环节对产品需求做出更好预测；在计算力层面，联想HPC的雄厚实力将作为计算力方面的有力支撑，持续推动AI的发展进程。

“未名一号”超算平台的投入使用，标志中国HPC进入到了温水水冷新时代，用温水冷却解决了能耗和稳定性之后，HPC的计算力有望得到进一步大幅提升，这也将助推更多AI项目快速成熟和实施部署，而AI技术也会帮助超算更加有效地进行资源分配、能源管理和散热调节，进而加快智慧超算的进化速度。智慧超算可以为科技创新提供更广阔的星辰大海，智慧超算也极有望成为科研院校和企业创新的国之利器。

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