松山湖材料实验室

松山湖材料实验室成立于2018年,由东莞市政府、中国科学院物理研究所和中国科学院高能物理研究所共建。实验室未来将布局材料制备与加工极限环境设施(暂拟名)大装置,基础前沿研究、公共技术平台、创新样板工厂三大核心板块,粤港澳交叉科学中心及成果转移转化中心。松山湖材料实验室以中国科学院物理研究所为牵头单位。实行理事会领导下的实验室主任负责制,为东莞市事业单位,王恩哥院士担任理事长,汪卫华院士担任实验室主任,赵忠贤院士担任学术委员会主任。松山湖材料实验室总体规划1200亩,投资总经费约120亿元,建成后人员规模约6600,其中固定人员2200人,研究生2200人、博士后等流动人员约2200人。松山湖材料实验室定位于成为有国际影响力的新材料研发南方基地、未来国家物质科学研究的重要组成部分、粤港澳交叉开放的新窗口及具有国际品牌效应的粤港澳科研中心。

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客户需求

近年来,计算模拟逐渐成为了材料研究和设计的重要手段。高性能计算机强大的计算性能可大幅度加速材料模拟的速率,提高材料设计的效率。当前,依托高性能计算进行高通量计算,构建材料大数据,形成材料基因组已成为材料科学中主流的研究方式。松山湖实验室迫切需要建设一套超算系统来满足材料研究的计算需求。

在计算资源方面,高通量计算需要有强大的计算性能来提高计算效率,同时需要有集群管理系统来实现计算资源的统一管理,支持高通量任务实时调度,提高资源利用效率。

存储资源方面,高通量计算会产生海量的计算数据,依托海量的计算数据形成材料基因组数据。这要求存储系统不仅要有海量的存储空间,同时具有优异的读写性能,另外还需要就有良好的扩展性,可平滑扩展,以满足未来的数据需求。

解决方案设计

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曙光为松山湖材料实验室建设一套超算集群,命名为“天工”。“天工”超算系统中配置了成熟稳定的TC4600E刀片计算平台,提供了强大的计算性能。除刀片平台,为适应材料计算应用的计算特点,“天工”超算系统中还配置多核计算节点、胖节点、GPU异构计算节点。丰富的计算设备既为材料模拟提供了充足的计算力,还可支持材料数据挖掘、深度学习以及材料数据库的构建。“天工”超算集群采用曙光池级微模块,保证了集群供电和散热需求。

在材料研究中,最有价值的是材料计算数据。曙光为“天工”超算系统配置了Parastor并行存储系统。Parastor采用纠删码等多种技术保证了数据安全,同时支持计算节点并行访问,实现优异的读写性能。Parastor支持Scale-out扩展,读写聚合带宽随存储容量线性扩展,可充分满足实验室未来的计算需求。

曙光为“天工”超算集群提供了完整的软件运行环境,针对于材料计算领域内常见应用(如vaspquantum espreosso等),对数学库、MPI并行库等进行优化,以达到最优的运行效果。“天工”超算系统采用Gridview集群管理系统统一管理所有资源,实时监控各节点运行状态,同时支持高通量计算任务实时调度,最大化地利用集群计算资源。

客户价值

材料计算与数据库平台的“天工”超算集群是松山湖材料实验室重要的技术支撑平台,支撑了高性能计算、科学计算软件开发、材料大数据、基于计算和数据的材料研发。平台现阶段正在利用“天工”超算集群和第一性原理材料计算方法构建材料数据库,助力我国未来的材料研发。材料数据库是材料的知识库,未来材料科学的研发将借助材料大数据,快速搜索与预测新材料,实现多快好省的目的。




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