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德国莱布尼茨计算中心访问记录


莱瑟教授介绍了LRZ的德国量子集成中心。本报驻德国记者 李山摄。莱布

《科技日报》驻德国记者 李山。尼茨

巴伐利亚科学院莱布尼茨计算中心位于慕尼黑附近(LRZ)是计算记录德国最著名的超算中心之一。LRZ与联想和英特尔合作的中心超级计算机SuperMUC-NG作为德国高斯超级计算中心的重要组成部分,在2019年全球高性能计算TOP500名单中排名第九。访问目前,德国LRZ致力于利用量子处理器作为超级计算加速器,莱布促进前沿量子经典混合计算架构的尼茨发展。

近日,计算记录《科技日报》记者应邀走访莱布尼茨计算中心。中心

超级计算为科学研究提供了强有力的访问帮助。

LRZ自成立61年以来,德国一直致力于为德国乃至欧洲大陆的莱布科研和学术专业人士提供高性能的计算资源。莱布尼茨计算中心副主任赫尔穆特·莱瑟教授告诉记者。尼茨LRZ是慕尼黑当地的大学和科研机构,特别是慕尼黑理工大学和慕尼黑大学的中央IT服务提供商,包括12万名大学生、2.7万多名员工和1900多名教授。

莱瑟说,LRZ可以在天体物理、流体力学、生命科学等复杂领域为用户提供科学研究支持。其服务包括高性能计算、虚拟现实和可视化、量子计算、人工智能和大数据。LRZ引以为傲的研究成果包括模拟苏门答腊地震和海啸。作为欧洲高级计算合作伙伴关系计划的成员,其任务不仅是管理指数级的海量数据,还能快速处理和分析数据,加快科学研究的进展。

以LRZ独特的虚拟现实和可视化中心为例。3D分辨率超过820万像素 Powerwall可用于复杂模型的分析;5面投影的CAVE可以模拟环境和3D模型,创造一个用户可以获得完全沉浸感的虚拟空间。据莱瑟介绍,在过去的10年里,该中心已经完成了大约150个相关项目,包括探索湍流如何塑造星际介质,以帮助恒星和行星的形成;模拟人类动脉和静脉中的血流;以及巴伐利亚地质历史或水文学的虚拟现实应用。

联想带来了高温水冷技术。

在带领记者参观LRZ超级计算机等重要设施的过程中,莱瑟进一步介绍了超级计算系统 SuperMUC-NG的情况。2017年,联想和英特尔将311040个核心超级计算系统交付给LRZ,为计算中心提供了强大的实测峰值19.5PFlop计算能力/s。从2021年开始,三方继续开展第二阶段合作。LRZ选择了具有水冷技术的联想NextScale System M5高密度服务器配备3072个联想NextScale, nx360 M5 WCT计算节点。预计第二阶段的计算节点性能将达到第一阶段的4倍。

莱瑟特别谈到了联想提供的温水冷却技术。SuperMUC-NG用45℃的温水冷却。为此,研究人员开发了一个单独的冷却回路,通过不使用任何额外的能量来降低水温,可以进一步降低能耗。莱瑟强调:“通过这种水冷技术,我们可以将数据中心的整体能耗效率降低到1.1以下,实现余热再利用。与传统风冷技术相比,联想提供的温水水冷技术解决方案可去除计算系统中约90%的热量,节能约35%。同时,该系统的余热也可以在冬季为办公室供暖,进一步提高能源效率。

谈到LRZ未来的发展,莱瑟说:“LRZ正在为下一台超级计算机做准备。通过创新合作伙伴关系,创建新的系统。目前,联想已成为两家公司之一。LRZ计划在未来10年内推出超大规模系统ExaMUC,比SuperMUC-NG强5-10倍。两家初步入选的企业正在与LRZ一起开发和优化原型。到2023年底,哪家公司最终为LRZ建造了下一台超级计算机来落定尘埃。LRZ除了国际环境和节能外,与量子计算和人工智能相结合的优势也可能是一个重要的考虑因素。

量子与超算的融合发展。

莱瑟说:“目前的量子计算机适用于解决非常特定类别的问题。然而,它并不适合所有的问题。解决办法是将量子计算机集成到超级计算机中,并自动判断这部分问题是否适合使用量子计算机。若适合,则将这部分问题发送给量子计算机;若不适合,则将其发送给经典的超级计算机。也就是说,长期目标是使用量子计算机作为超级计算机的加速组件。此外,量子与经典的混合计算架构有望解决量子处理器仍存在的噪声、退相关性等问题。超算中心还可以通过云服务更好地为用户提供量子计算服务。

自2021年量子集成中心成立以来,LRZ先后获得了Atos公司提供的量子学习机,以及芬兰IQM公司提供的第一批三个量子处理器和一套冷却装置。LRZ计划首先实现数字模拟量子计算机,然后将20个量子比特的量子计算机集成到下一代超级计算机中。到2026年,量子处理器的大小将增加到100个量子比特。莱瑟说:“目前我们还没有20台量子比特量子计算机,有的是5台量子比特量子计算机。我们将继续建造20个量子比特,50个量子比特,然后是100个量子比特。在软件方面,我们正在简化和优化量子编程框架软件。”。

这种耦合系统什么时候可以使用?莱瑟坦言:“这很难说。乐观主义者相信可以在五年内。但我认为这不会在未来五年内发生。我认为量子计算机可以在15到20年内自动集成到超级计算机中。“一旦量子计算机可以由超级计算机控制,它将向实用性迈出重要一步,并可以构建和配置额外的组件或软件。LRZ及其研究伙伴期待着超级计算的下一个重大飞跃。

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