加快發展新質生產力,必須堅持科技創新引領,實現人才強、科技強進而促進產業強、經濟強?？萍紕撔?需要與時俱進,緊跟變化,才能實現高質量的發展突破。
當前,人工智能技術加速了科學研究的范式變革,帶來科研模式的重構和新一輪科技革命,也對科研基礎設施提出新的需求。在智慧科研時代,中國科學技術大學升級建設了全新一代“融合計算平臺”,推進科研基礎設施發展,滿足科研數據對計算存儲的新需求,提升創新體系效能,提速科技創新。
數據為基,科技范式更迭對數據基礎設施產生新要求
數據作為新型生產要素,是科學研究的核心生產力。例如,在腦神經網絡研究中,探索人腦上億個神經元之間是如何連接與工作的,帶來每秒高達100 TB數據吞吐量;在天體觀測和研究中,天文專家往往需要從數十PB海量數據中分析發現新天體;一個典型的粒子碰撞實驗每秒產生超過100 TB的數據·······
當前,越來越多的科研項目已經在逐步使用人工智能技術,如通過人工智能預測蛋白質三維結構、發現新材料和新藥物、自動識別和分類天體等。由數據驅動的人工智能技術的運用,進一步加強了科學數據的核心要素地位,這對存儲基礎設施的IO讀寫性能、帶寬、時延有了更高的要求,同時還要求在多源異構數據之間實現快速轉換與傳輸。
中國科學技術大學網絡信息中心副主任李會民認為,近幾年生命科學、材料科學、力學等學科的科研數據計算與存儲需求不斷更新,不僅數據量呈指數級增長,數據處理性能需求也不斷提高。對教育科研行業來說,數據存儲基礎設施需要隨科研范式的發展進行迭代升級,解決海量、多模態非結構化數據的存儲、分析,以及數據流動問題,這樣才能更好地滿足科研人員的需求。
中國科大全面升級“融合計算平臺”,打造科研基礎設施新標桿
“千生一院士,七百碩博生,百生一杰青”,站在科研教育發展前沿的中國科學技術大學(以下簡稱“中國科大”),剛剛走過了65載科研春秋。作為國內建設最早的高校計算平臺之一,20年來,中國科大網絡信息中心負責的校級計算中心為中國科大取得世界領先的科研成果提供了強大的數據計算與存儲支撐。
隨著用戶的持續增加和海量多模態科研數據的快速增長,計算中心原有的兩套系統整體利用率居高不下,科研項目排隊時間長等問題持續出現,計算、存儲上的性能及規模難以滿足學校的教育科研需求。因此,中國科大計算中心深入分析科研項目對計算和存儲資源的需求變化,選擇浪潮信息分層解耦的整體方案升級建設了“融合計算平臺”,以異構計算和融合存儲為核心支持數據全生命周期管理,總存儲容量11PB,聚合帶寬超過160GB/s,寫帶寬超過100GB/s,隨機讀IOPS達到205萬,網絡延遲低至1.45us,具有GPU算力強、存儲容量大、IO讀寫性能強、高速網絡通信等優勢,整體性能在國內高校中領先。
李會民介紹,針對新科研范式對數據存儲平臺的要求,融合計算平臺使用分布式并行文件存儲AS13000系列解決了海量多模態數據的統一存儲、高效的數據處理、全生命周期管理和穩定安全四個核心需求。
新的平臺同時支持塊、文件、對象、大數據等多種協議數據融合互通,為不同學科領域的多模態、多尺度科研數據提供更高效、更便捷的存儲服務。系統分層搭建了高速存儲及大容量存儲池,可以自動根據讀寫頻率實現數據智能遷移,并以聚合小文件優化技術提升讀寫性能,滿足AI高并發計算情況下的數據處理需求。面向不同科研項目在不同研究時期對數據存儲性能、容量的多樣化需求,該平臺支持熱、溫、冷、冰四級分層數據生命周期管理,實現了存儲性能、容量和成本的極致平衡,高效實現對多學科領域的差異化支撐。同時,平臺具有高冗余模式,可以在節點故障時自動切換備用節點,滿足科研數據的長時間穩定寫入需求,確保數據安全不丟失。
已經投入運行的“融合計算平臺”,正在支撐中國科大的前沿探索與創新。中國科學技術大學特任教授、中國生物物理學會冷凍電子顯微學分會委員張凱銘博士表示,計算中心平臺的升級讓實驗效率取得了大幅度提升,借助冷凍電鏡技術取得了一系列科研成果。
中國科大校級計算中心面向校內所有科研院系、實驗室、師生及校外有計算需求的用戶提供計算和數據存儲服務,是科研創新發展的堅實公共基礎設施平臺。2022年,中國科大計算中心支持科研項目的成果顯著,用戶發表致謝計算中心SCI論文464篇,其中Nature系列、Science系列、PRL、JACS、Cell等頂級期刊論文達到38篇。如今,全面升級的融合計算平臺將進一步加速科研成果涌現,激發科技創新活力,加快推動形成新質生產力,增強發展新動能。
