作者:闫洁 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2014/10/28 13:48:10
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西北地区高校最快超级计算机投入使用

10月26日,西北地区高校领域最快的超级计算机正式投入使用。该系统由浪潮集团为西安电子科技大学设计构建,创新性地融合了天河1A和天河2号的系统架构特点,采用了先进的CPU+GPU+MIC三重异构技术,峰值计算性能达86万亿次,将主要用于移动设备天线等的仿真与设计、机载天线布局设计、机场电磁环境仿真等计算电磁学领域的应用研究。

在物理领域,电磁理论被誉为可与牛顿力学分庭抗礼的经典科学之一,电池、避雷针等重大发明研究都离不开电磁理论。一个多世纪以来,由电磁理论发展而来的现代电子技术已经应用在电力工程、电子工程、计算机技术等多个领域。计算电磁学是以电磁理论为基础,以高性能计算机技术为工具,运用计算数学方法,专门解决复杂电磁场与微波工程问题的应用科学。其早期主要用于国防领域,如雷达、飞机隐身性能、卫星通信等相关研究领域。随着计算技术的发展和科学技术的开放,计算电磁学被广泛应用于移动终端天线设计、高频设备电磁兼容、机场电磁环境仿真等涉及工业设计、医疗、电信的多个领域。

西安电子科技大学于1993年成立计算电磁学实验室,在我国计算电磁学领域处于领先地位。西安电子科技大学相关负责人介绍说,目前该实验室在计算电磁学方面已经有了多项阶段性成果。例如,该实验室已经计算出闪电产生的电磁波对飞机通信的影响,为确保飞行安全、减少飞机故障提供了重要的数据支撑。

据西安电子科技大学相关负责人介绍,计算电磁学是一门对计算性能需求极大的学科。以设计一副移动手机通话天线为例,首先需要分析手机上安装的其他天线(GPS天线、FM天线)、通信线路、电子设备等产生的电磁波对所要设计天线的影响,并且要考虑机壳、电池、人体对电磁波的散射,还要考虑手机周围电磁辐射对其产生的干扰等。在这些研究过程中,往往需要涉及到大规模的数据。超级计算机的投入使用,可以在短时间内计算模拟出精确的天线辐射方向图,通过对手机及其周边环境的精细建模,分析出手机机体本身对天线性能的影响,以及手机天线之间、天线与设备之间、天线与环境之间的相互干扰,为手机天线布局设计大大减少时间成本和实验成本。在现代社会,由于电子技术的高度发达,电磁波可谓无处不在,其对人类生活的影响也日趋变大。电磁学领域还有很多人类目前无法解决的问题,如怎样消除电子设备之间的静电、消灭电磁辐射对人体的危害等。这些未知领域的探索需要强大的计算性能和精确的数值模型来交替解决、相互促进。

由浪潮设计构建的超级计算机创新性地采用了CPU+GPU+MIC异构技术,可同时满足用户多个版本的应用软件运行,大大提升了应用效率。浪潮集团高性能计算总经理刘军说,混合计算架构正在成为百亿亿次时代的超级计算机架构主流,尤其是融合了CPU、GPU、MIC三种技术特点的架构被国际科学界认为是人类突破百亿亿次技术门槛的重要研究方向。浪潮先后参与完成了采用GPU技术的千万亿次系统——天河1A和基于MIC技术的亿亿次系统——天河2号的研制和建设工作,并且在CPU+GPU+MIC三重异构技术方面已经取得成功的项目经验。浪潮非常有信心把这种成功的技术经验移植到西安电子科技大学的超算中心建设中,为支持计算电磁学等相关研究提供重要助力。

据悉,浪潮曾与英特尔、英伟达成立联合实验室合作开发先进的异构计算技术,并与国内多个科研单位一起合作开发基于GPU和MIC的应用软件,具备非常丰富的异构计算技术和应用经验。而此次浪潮除了为西安电子科技大学设计构建超级计算机,还将与该校共同开发我国自主设计的计算电磁学应用软件,从而打破国外商用计算电磁学软件的垄断地位。

 
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