超级云计算,铸就“材料计算”利器

时间:2020/07/27

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材料科学是高性能计算应用的重要领域,随着科学技术的发展,材料科学研究的体系越来越复杂,对计算机科学的发展和计算机运算能力的要求不断提高,超算为其复杂体系的研究提供了新的手段。在超级计算机强大的计算能力和互联网“云”服务模式的“加持”下,材料计算得到迅速得到发展。材料计算过程需要的计算资源多、配置高,环境要求复杂等,大部分用户本地的工作站计算能力非常有限,必须借助于集群或者超算中心的计算资源,但是集群和超算中心的建设伴随着巨额的投资,因此,租赁超算资源,成为了众多用户的第一选择。高性能计算在材料科学中的应用不仅需要有强大的计算机硬件,更重要的是还需要优质高效的应用软件。一方面:需要进行计算模拟,从实验数据出发,通过建立数学模型及数值计算模拟实际过程。另一方面:是材料的计算机设计,即直接通过理论模型和计算,预测或设计材料结构与性能。目前常用的计算方法包括第一性原理从头计算法,分子动力学方法,蒙特卡洛方法,元胞自动机方法、相场法、几何拓扑模型方法、有限元分析等。也因此诞生了诸多常用的优秀的并行计算软件程序,如VASP、MS、Gaussian、LAMMPS等。但是软件更新迭代快,对资源需求、并行程度不一样,甚至有些已经可以通过GPU进行计算加速。
常用的计算软件
超算的操作对于普通用户来说还是有比较陡峭的学习曲线,北京超级云计算中心不仅为材料计算提供强大的算力支持,同时能够大幅度缩短研发周期、降低研发经费。截止2020年初,中心建设有4000多台通用X86服务器用于高性能计算,并在持续扩容中。从Intel志强系列CPU到AMD 最新的ROME 64核处理器。面向材料计算,针对服务器、共享存储、高速网络、并行环境各个环节进行了精准匹配与优化,实测计算性能可提高20%~50%。中心设计了非常适合材料计算用户的“超级云计算”解决方案。用户可以通过互联网浏览器登陆到“北京超级云计算中心”服务平台管理界面进行操作,支持下载客户端程序访问门户(https://cloud.blsc.cn),完整的为用户提供高性能计算所需的计算资源调度能力、数据管理文件传输能力和性能分析能力,让用户完全告别繁杂的命令行,解放大脑与双手,真正提升工作效率,全面解决用户遇到的各种计算相关问题,助力材料计算的蓬勃发展。

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