當(dāng)你在電視屏幕前看到，

長(zhǎng)征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭成功發(fā)射；

嫦娥六號(hào)探測(cè)器登上月球的背面；

神舟十八號(hào)載人飛船與太空空間站成功對(duì)接。

你是否會(huì)想到，

小小的“陶瓷”正在航天領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。

從微觀到宏觀，

這就是材料學(xué)的魅力。

在華南理工大學(xué)，材料科學(xué)與工程學(xué)院無(wú)機(jī)系的師生正在開(kāi)展有關(guān)“新型高熵超高溫陶瓷材料”的研究課題。

隨著新一代高超聲速飛行器飛行馬赫數(shù)的不斷提升，對(duì)隔熱材料的力學(xué)強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和耐溫性提出了更嚴(yán)苛的要求，兼具優(yōu)異力學(xué)強(qiáng)度及隔熱屬性的材料一直是科學(xué)家的追求目標(biāo)。

發(fā)展可應(yīng)用于未來(lái)極端條件下的新型超高溫陶瓷材料，既是助力長(zhǎng)征五號(hào)、嫦娥六號(hào)及神舟十八號(hào)持續(xù)成功的“功臣”之一，也是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院無(wú)機(jī)系副教授莊磊表示：“新型高熵超高溫陶瓷材料的主要難點(diǎn)在于高熵陶瓷的形成，不是說(shuō)任選4種以上的陶瓷材料混合就能形成穩(wěn)定的單相?？赡艿慕M分空間非常龐大，合出來(lái)的材料具體性能表現(xiàn)也不確定，所以需要大批量地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這就帶來(lái)了大量的計(jì)算需求?！?/p>

與此同時(shí)，高熵陶瓷的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，使得原子尺度的模擬計(jì)算，需要建立更大的模型以解決結(jié)構(gòu)無(wú)序度的問(wèn)題。這對(duì)算力資源要求很高。

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院無(wú)機(jī)系副教授俞呼雷指出，華南理工大學(xué)升級(jí)后的新科學(xué)計(jì)算集群，讓針對(duì)復(fù)雜高熵陶瓷的第一性原理計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、勢(shì)函數(shù)訓(xùn)練和分子動(dòng)力學(xué)模擬變得更加可行，單個(gè)任務(wù)的計(jì)算耗時(shí)可以減少到原來(lái)的20%到80%，極大地提升了計(jì)算效率。

俞呼雷教授強(qiáng)調(diào)：“現(xiàn)在，通過(guò)學(xué)校的科學(xué)計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)，我們加速開(kāi)發(fā)出了多種新型的高熵超高溫陶瓷材料?！?/p>

像“新型高熵超高溫陶瓷材料”這樣的研究課題，只是華南理工大學(xué)眾多新工科、交叉學(xué)科研究項(xiàng)目的縮影。

華南理工大學(xué)作為教育部直屬的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，不僅位列“211工程”“985工程”，也是“雙一流”建設(shè)A類(lèi)高校。全校建有29個(gè)國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)、231個(gè)省部級(jí)科研平臺(tái)，數(shù)量居廣東省高校首位。

走進(jìn)華南理工大學(xué)廣州國(guó)際校區(qū)，你可以在眾多教學(xué)樓中看到這樣一座建筑，它就是華南理工大學(xué)廣州國(guó)際校區(qū)數(shù)據(jù)中心，位居國(guó)內(nèi)高校建筑面積最大的單體數(shù)據(jù)中心之列。其建筑面積12800平方米，設(shè)計(jì)有660個(gè)機(jī)柜，總可用功率在1萬(wàn)kW以上，按照A+B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，配備了7*24小時(shí)的專(zhuān)業(yè)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。

目前，該數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的理論峰值性能達(dá)到了7.3 PFlops，AI計(jì)算能力可以達(dá)到94 PFlops。系統(tǒng)存儲(chǔ)的裸容量為34.45 PB，實(shí)際可用空間約為25 PB，網(wǎng)絡(luò)方面采用了200 Gb/s的NDR IB網(wǎng)絡(luò)。

為了響應(yīng)國(guó)家碳中和號(hào)召，華南理工大學(xué)采用了液冷技術(shù)，全水冷設(shè)計(jì)在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)，將數(shù)據(jù)中心能耗降低了30%， PUE值設(shè)計(jì)小于1.2，而隨著PUE的降低，用于散熱的電量大大減少，每年節(jié)約電費(fèi)約300萬(wàn)。

華南理工大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心數(shù)據(jù)與高性能計(jì)算中心主任黃建波介紹道：“數(shù)據(jù)中心的初心是讓師生能夠快速上手，同時(shí)必須覆蓋學(xué)校主要的使用場(chǎng)景和滿(mǎn)足各種科學(xué)研究的需求，通過(guò)豐富的接口，實(shí)現(xiàn)軟件的個(gè)性化對(duì)接定制和優(yōu)化?！?/p>

2023年通過(guò)集約化建設(shè)方式，建成了為全校提供高端計(jì)算+AI的科學(xué)計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)后算力達(dá)到目前全國(guó)高校算力領(lǐng)先水平，滿(mǎn)足了全?？蒲袌F(tuán)隊(duì)對(duì)算力的需求，支撐起全校新材料、計(jì)算化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、人工智能、芯片設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、海洋科學(xué)等科學(xué)研究和創(chuàng)新。

黃建波主任指出，華南理工大學(xué)還積極響應(yīng)國(guó)家算力一體化建設(shè)，加入教育部的算力聯(lián)盟，通過(guò)采用北京大學(xué)SCOW系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)納管，接入教育部智算融合共享平臺(tái)。

目前，華南理工大學(xué)取得的這些成果都離不開(kāi)學(xué)校的清晰需求和系統(tǒng)建設(shè)定位，以及產(chǎn)品供應(yīng)商聯(lián)想在技術(shù)上的配合。

聯(lián)想通過(guò)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)服務(wù)洞察了華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)中心在建設(shè)升級(jí)過(guò)程中的核心訴求。為了實(shí)現(xiàn)學(xué)校對(duì)于性能和節(jié)能的追求，實(shí)現(xiàn)多集群的統(tǒng)一算力交付，針對(duì)實(shí)際情況為華南理工大學(xué)量身定制了液冷解決方案。

通過(guò)聯(lián)想高性能計(jì)算和人工智能產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)主任技術(shù)顧問(wèn)郝常杰的介紹，我們了解到：

首先，聯(lián)想通過(guò)異構(gòu)算力設(shè)計(jì)，搭配CPU和GPU的混合使用滿(mǎn)足多樣化的計(jì)算需求。液冷服務(wù)器搭配了英特爾6458Q，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的性能支持。6458Q是一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)液冷服務(wù)器設(shè)計(jì)的處理器，在國(guó)內(nèi)氣象、制造、科研領(lǐng)域得到了大規(guī)模的部署應(yīng)用。

其次，部署NDR Fat tree 實(shí)現(xiàn)全線速無(wú)阻塞，高速低延遲，保證計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬200 Gb/s。使用2X DSS- G250，13 PB以上容量的聯(lián)想高性能分布式存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)90 GB的讀/寫(xiě)帶寬，存儲(chǔ)單流帶寬大于6 Gb/s。

最后，再通過(guò)聯(lián)想自研智能一體化的管理平臺(tái)Lico實(shí)現(xiàn)一鍵快速部署，異構(gòu)集群的統(tǒng)一管理，配合高通量低延遲的作業(yè)調(diào)度軟件，同時(shí)集成了豐富的AI應(yīng)用模型。

郝常杰顧問(wèn)指出，得益于整體的優(yōu)秀架構(gòu)，在Linpack基準(zhǔn)測(cè)試中，數(shù)據(jù)中心的效率達(dá)到理論峰值的90%。為用戶(hù)現(xiàn)在及未來(lái)實(shí)際的科研應(yīng)用保障了強(qiáng)大的實(shí)際計(jì)算能力。

郝常杰顧問(wèn)表示：“為了實(shí)現(xiàn)綠色低功耗計(jì)算，我們部署了聯(lián)想第五代海神溫水水冷技術(shù)，入水溫度45-50度，水冷覆蓋能耗器件達(dá)95%以上，包含了水冷電源模塊?！?/p>

此外，高效的散熱設(shè)計(jì)為計(jì)算芯片提供了更加穩(wěn)定的工作環(huán)境，進(jìn)一步保障了計(jì)算性能的充分發(fā)揮。PUE理論值可降至1.1，無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)能夠減少風(fēng)扇故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)近乎0分貝噪音。每年節(jié)省電力和碳排放可達(dá)40%以上。

作為聯(lián)想全液冷技術(shù)和高效算力落地的創(chuàng)新案例，華南理工大學(xué)勇于打破“性能、能耗、成本”之間的“不可能三角”，不僅科研應(yīng)用提供強(qiáng)大實(shí)際計(jì)算能力，加速了科學(xué)研究和復(fù)雜場(chǎng)景計(jì)算模擬速度，還降低每單位性能的能耗和成本，率先在行業(yè)內(nèi)補(bǔ)全了全棧液冷的拼圖，成為高?？茖W(xué)計(jì)算平臺(tái)的成功案例。