超算中心
出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)
超算中心（Supercomputing Center）
目录 |
超算中心（Supercomputing Center），又称“超级计算中心”。是主要提供国家高科技领域和尖端技术研究需的运算速度和存储容量，包括航天、国防、石油勘探、气候建模和基因组测序等,如美国的Sequoia红杉超级计算机的设计初衷主要是应用于核试验模拟。
简单来说，超级计算机是指由数千甚至更多处理器组成、能计算普通计算机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机，它是将大量的处理器集中在一起以处理庞大的数据量，同时运算速度比常规计算机快许多倍。
超级计算机是妥妥的“大国重器”，超级计算已同理论研究和科学实验一- 起成为人类探索未知世界的三大科学手段，被称为支撑科学发现的第三个支柱。
国家超级计算中心是由国家科技部批准成立的数据计算机构，是科技部下属事业单位。
截至2020年，科技部批准建立的国家超级计算中心共有八所，分别是国家超级计算天津中心、国家超级计算广州中心、国家超级计算深圳中心、国家超级计算长沙中心、国家超级计算济南中心、国家超级计算无锡中心、国家超级计算郑州中心、国家超级计算昆山中心。[1]
2021年，国家超算成都中心纳入国家超算中心序列[2]。
超算中心的作用[2]
目前，超算中心在天气预报、生命科学的基因分析、核业、军事、航天等高科技领域大展身手，常用于需要大量运算的工作，譬如数值天气预报、运算化学、分子模型、天体物理模拟、汽车设计模拟、密码分析等。
例如，中国的商用客机 C919 的高精确度外流场空气动力参数运算，在天河二号计算六天宣告完成，而在普通计算平台上至少需要大约两年才能完成。“天宫一号”的顺利回家也靠超级计算机提供精确预测。
超算中心主要解决海量计算需求的场景，在新能源、新材料、自然灾害、气象预报、地质勘探、工业仿真模拟、新药开发、动漫制作,基因排序、城市规划等等方面均有广泛应用。
主要客户包括国有背景的重点工程和技术研究所、创新业务如大数据、AI、视频渲染等互联网公司、高校实验室等三类。
国家超级计算天津中心是2009年5月批准成立的首家国家级超级计算中心，部署有2010年11月世界超级计算机TOP500排名第一的“天河一号”超级计算机和“天河三号”原型机系统，构建有超算中心、云计算中心、电子政务中心、大数据和人工智能研发环境，是我国目前应用范围最广、研发能力最强的超级计算中心,为全国的科研院所、大学、重点企业提供了广泛的高性能计算、云计算、大数据、人工智能等高端信息技术服务。
在支撑科技创新领域，天津超算中心服务科研、企业、政府机构用户数近6000家（包括科技创新团队2000余个，企业3000余家），用户已经遍布全国近三十个省市自治区，应用涉及生物医药、基因技术、航空航天、天气预报与气候预测、海洋环境模拟分析、航空遥感数据处理、新材料、新能源、脑科学、天文等诸多领域。“天河一号”每天满负荷运行8000余个科研计算任务；累计支持国家科技重大专项、国家重点研发计划等重大项目超过2000项，涉及经费超过20亿，取得国家级、省部级奖励成果和包括Nature、Science在内出版成果超过2400项。研发了一批具有自主知识产权的应用软件，取得了一批具有国际先进水平的科研成果。
为经济建设和产业发展服务，依托“天河一号”构建了石油勘探、新材料、基因健康、工业设计与仿真、建筑与智慧城市等十余个专业化平台，聚集行业企业超过三千家。不断提升企业的核心竞争力，支持企业转型升级，聚集和稳定外资，支持小规模企业的快速发展为近200家规模以上企业提供了高质量创新服务，节省研发投入数亿元，为企业累计带来相关经济效益近百亿元。
国家超级计算深圳中心（深圳云计算中心），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。主机系统由中国科学院计算技术研究所研制、曙光信息产业（北京）有限公司制造，2010年5月经世界超级计算机组织实测确认，运算速度达每秒1271万亿次，排名世界第二，该项目是国家863计划、广东省和深圳市重大项目。
国家超级计算深圳中心（深圳云计算中心）系深圳市人民政府批准成立的企业化管理事业单位，下设：系统运行部、云计算部、高性能计算部、市场部、行政管理部，专业技术和管理人员90%具有硕士或博士学位，多数具有海外留学经历，预计2012年将建成拥有上百高端人才的科技创新平台。
国家超级计算深圳中心（深圳云计算中心）立足深圳、面向全国、服务华南、港、澳、台及东南亚地区，将承担各种大规模科学计算和工程计算任务，同时以其强大的数据处理和存储能力为社会提供云计算服务，将建成功能齐全、平台丰富、高效节能、国际一流的高性能计算研究开发中心和云计算服务中心。
2010年11月28日，以“天河一号”为计算设备的国家超级计算长沙中心在湖南大学正式奠基。“国家超级计算长沙中心”是经科技部批准的信息化建设重大项目。超级计算机代表了当代信息技术的最高水平，是一个国家科技实力的重要标志，也是服务于大系统、大工程、大科学的一个必不可少的工具，广泛应用于科学研究、工业创新、商业金融、社会公共服务和国家安全等方面。
国家超级计算长沙中心选址湖南大学校区内，采用国防科技大学“天河一号”高性能计算机，按每秒1000万亿次运算能力规划建设，总投资7．2亿元。国家超级计算长沙中心一期工程规划建筑面积30000平方米，计划于2011年底全部建成竣工，建成后运算能力将达每秒300万亿次，由湖南大学负责运营，国防科技大学提供计算设备和技术支持。
国家超级计算长沙中心的设计图显示，长沙中心由天河广场、天算台和研发中心等三大主体建筑构成，通过非传统建筑艺术形式，借助“0”和“1”的造型语言来组构。圆柱形的天算台是国家超级计算长沙中心的灵魂，国家超级计算长沙中心的建设，是湖南省自主创新能力建设的重要组成部分，将直接提升湖南科技创新水平，加快全省新型工业化、农业现代化、新型城镇化和信息化步伐，推进“两型社会”建设，为湖南“十二五”科学发展、富民强省提供有力的科技支撑。
国家超级计算济南中心（以下简称为"济南中心"）是科技部批准成立的千万亿次国家超级计算中心之一，总投资6亿元，建设主体为山东省计算中心（国家超级计算济南中心）。济南中心于2011年3月正式启动建设，当年10月27日落成揭牌并对外提供计算服务。济南中心的建设成功，标志着我国已成为继美国、日本后第三个能够采用自主处理器构建千万亿次超级计算机系统的国家。2011年10月，经国家权威机构测试，济南中心的神威蓝光超级计算机系统持续性能为0.796PFlops（PetaFlops,千万亿次浮点运算/秒），LINPACK效率为74.4%，性能功耗比超过741MFlops/W(百万次浮点运算/秒·瓦)，组装密度和性能功耗比居世界先进水平，系统综合水平处于当今世界先进行列，实现了国家大型关键信息基础设施核心技术的"自主可控"目标。
济南中心依托山东省计算中心（国家超级计算济南中心）组建了一支集技术研发、计算服务和技术支持于一体的科研和服务团队，秉持立足山东、辐射周边、服务全国的工作思路，积极服务于山东省"两区一圈一带"发展战略需求，主要围绕两个中心开展工作,一是支持国家重大科技创新和战略性新兴产业，二是服务地方经济发展。成立三年来，济南中心在海洋科学、信息安全、电子政务、气候气象、工业设计、生物信息、航空航天、智慧城市及科学计算等领域已形成一系列重大应用，产生一批世界领先的科技成果，发展省内外用户单位四百多家，提供5000多批次的计算和模拟仿真服务，超级计算机资源平均利用率在70%以上，为国家经济建设、国防安全和社会经济发展贡献力量。 [2-3] 2018年8月，神威E级超算原型机在国家超级计算济南中心完成部署。2019年5月，国家超算济南中心科技园启用暨战略合作签约活动在济南举行,这一国际首个超级计算科技园区宣告开园启用。济南市委副书记、市长孙述涛，中国科学院院士陈国良，齐鲁工业大学（山东省科学院）党委书记王英龙在活动上致辞，同时还举行了“山东超级计算与人工智能产业技术研究院”揭牌仪式。 [4-6]
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、国防科技大学、中山大学共同建设，是广州市重点建设的科技一号工程，是助推战略性新兴产业发展、支撑国家创新型城市和智慧广州建设的重大战略性基础设施，成为融高性能计算、海量数据处理、信息管理服务于一体的世界一流超算中心，为广州、广东乃至全国的经济社会发展提供强大引擎。
国家超级计算广州中心坐落在风景秀丽的广州大学城中山大学校区，总建筑面积42332平方米（地上5层，约32332平方米），其中机房及附属用房面积约17500平方米，包括主机房、存储机房、高低压配电房、冷却设备用房及附属用房等功能用房。
国家超级计算无锡中心经国家科技部批准成立，由国家科技部、江苏省和无锡市三方共同投资建设。中心坐落在风景秀丽的江苏省无锡市蠡园经济开发区，拥有世界上首台峰值运算性能超过每秒十亿亿次浮点运算能力的超级计算机——“神威·太湖之光”。
该系统是我国“十二五”期间“863计划”的重大科研成果，由国家并行计算机工程技术研究中心研制，运算系统全面采用了由国家高性能集成电路设计中心通过自主核心技术研制的国产“申威26010”众核处理器。“神威·太湖之光”也是我国第一台全部采用国产处理器构建的世界排名第一的超级计算机。
国家超级计算无锡中心是无锡市政府直属事业单位，由清华大学与无锡市政府共同建设，并委托清华大学管理运营。国家超级计算无锡中心依托“神威·太湖之光”计算机系统，根植江苏、覆盖长三角、拓展全国、放眼全球，与国内外专家、应用单位等进行密切合作。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、省部等重大科技或工程项目，为我国科技创新和经济发展提供平台支撑。
国家超级计算无锡中心将利用中心的优势资源， 结合江苏省“十三五"规划提出着力建设具有全球影响力的产业科技创新中心和具有国际竞争力的先进制造基地的战略新定位，建成具有明确应用背景的高性能计算技术重大应用研究与支撑中心，充分展示高性能计算作为科技创新核心竞争力和强力引擎的价值，成为国内高性能计算人才聚集地和国内外重要并行应用软件研发基地，实现超算中心的可持续发展。
2019年5月14日，国家超级计算郑州中心获得科技部批复筹建，成为全国第7家批复建设的国家超级计算中心，也是科技部出台认定管理办法后批复筹建的首家国家超级计算中心。
国家超级计算郑州中心拟依托郑州大学建设运营，计划于2020年上半年建设完成，中心将配备技术先进、自主可控新一代超级计算机系统，峰值计算能力达到100Pflops（1Pflops等于每秒一千万亿次的浮点运算），存储容量100P，力争计算能力排名进入国际同期前10名。
2020年，总投资20多亿元的国家超级计算昆山中心建设项目顺利通过科技部组织的专家验收，成为江苏省第二个、国家第八个超级计算中心。
昆山超算中心集成了中国科学院相关领域的最新科研成果，与科学院中国科技云资源相衔接，成为共享超级计算平台，将承接长三角区域大科学装置的先进计算及科学大数据处理业务，与苏州深时数字地球研究中心、上海脑科学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。
2020年疫情期间，昆山超算中心边建设边开展对外服务，累计为华中科技大学等十八家单位免费提供计算资源，有力支撑了我国对新冠病毒基因、病理、药物、预警等方面的研究。
2021年，成都超算中心纳入国家超算中心序列。成都超算中心位于四川天府新区兴隆湖东南2公里处。该项目于2019年8月，启动建设。2020年9月，成都超算中心正式建成投运，最高运算速度达到10亿亿次/秒，进入全球前十[2]。
通用 vs 专用：数据中心主要面向所有需要信息技术的场景，应用领域和应用层次不断扩张，支撑构造千变万化的应用；超算则主要提供国家高科技领域和尖端技术研究需的运算速度和存储容量，包括航天、国防、石油勘探、气候建模和基因组测序等，
分布 vs 并行：云计算以分布式为特色，统筹分散的硬件、软件和数据资源，通过软件实现资源共享和业务协同，运行的任务也是分布式的；超算集群逻辑上是集中式的，针对计算密集型任务更强调并行计算（以获得高性能），各节点任务存在前后的依赖，节点之间数据交换的延迟要求非常高。
成本 vs 性能：云计算是规模经济，采用x86硬件搭建，可用性、可靠性、扩展性主要通过软件实现；超算有国家背书舍得花钱，大规模并行计算能力是其优点。但云这种新的模式凭借着芯片、产品的快速迭代、低成本正在分割超算市场。
