6.5万亿次高性能平台助力中国生命科研事业

在北京生命科学研究所的黄牛实验室里，峰值运算速度为6.5万亿次每秒的浪潮天梭TS10000超级计算系统正在运转。该系统是目前中国在生命科学研究领域浮点能力的最高峰，而且这组浪潮天梭高性能系统是英特尔45nm技术在中国的第一次大规模应用，堪称“中国45纳米四核第一单”。

记者为此查阅了2007年国内高性能计算TOP100排名，这套浪潮天梭若放在该榜中，峰值能力完全可以排在前30名。例如，第23位的中国石油公司的超级计算机，投建于2007年，计算能力约为6.664万亿次/每秒，这套系统与之相比，差别无几。

整合45nm  创造生命科研最高峰

北京生命科学研究所作为中国政府在发展生命科学技术领域的重要战略布局，成立以来在《cell》、《Nature》等国际核心学术杂志上发表的论文一直居各科研院所之首。黄牛博士介绍说，基于高性能计算机对生物大分子进行深入，并在此基础上进行药物设计，是近年来国际生物医药研究的前沿领域，这也是以其本人名字命名的黄牛实验室主要研究方向。大分子是目前自然界物质结构最复杂的分子，一个生物大分子及其环境组成的系统往往包括几万至几十万个原子，由于这类研究需要有大量的数据处理和模型模拟，对高性能计算系统的性能提出更高要求。

针对于北京生命科学研究所的应用需求，并结合浪潮多年来在生命科学应用领域积累的丰富经验。浪潮特别从应用规划到系统设计，都作了深入的调研分析和精准的方案部署，提供了针对本次项目需求的基于英特尔45纳米四核处理器的浪潮天梭TS10000集群。

1）该系统多达102个节点，全部采用Intel 45nm制程技术的四核至强处理器，主频高达2.0Hz；整套系统有204颗CPU，816颗计算核心，系统峰值计算性能可达6500Gflops（6.5万亿次），成为中国生命科研领域的峰值能力最强的高性能系统，满足用户对高性能计算能力的要求。

此外，这套浪潮天梭高性能计算系统，功耗远低于业界同类产品，领先的45nm技术配合浪潮独到的系统优化技术，系统计算性能获得超过20％提升的同时，功耗节省30%，每年可节电数万千瓦时。

2）一套千兆计算网络兼管理网络，针对用户的应用特点，采用3台48口千兆交换机堆叠，提供1000Mbps通信，满足I/O请求的带宽和延迟需求。

3）集群中部署OpenPBS作业调度系统，从而提高对大规模作业管理的高效性与便捷性；浪潮TSMM2.0监控管理软件，实现对整套系统的单一映射，从而为系统管理员提供了监控管理集群中各个节点的统一平台。

【系统拓扑图】

 

从天到小时  科研效率大提速

利用计算机进行药物筛选是针对治疗疾病的靶标——生物大分子（酶、蛋白质、受体或核酸）来筛选化学小分子库。如同是从一堆钥匙中选出匹配的钥匙来打开特定的锁一样。生物大分子好比是钥匙，药物小分子好比是锁，要选择合适的生物大分子来打开药物小分子这把锁。这就是药物研究中的锁和钥匙原理。

黄牛博士介绍，在研究过程中，要有效地利用所获得的生物学信息，来针对疾病靶标设计治疗性药物，就需要从原子水平上来掌握生物大分子的三维结构和生物功能之间的关系，而生物大分子及其环境组成的系统往往包括几万至几十万个原子，因此在这么大的数据库里面要实现“一把钥匙配一把锁”，是一项十分复杂和困难的工作，这样的研究没有高性能计算机根本不可能进行。

黄牛博士在谈到这套浪潮天梭时高兴地讲到，这套系统可提高筛选效率几十甚至上百倍。例如过去利用单个CPU的工作站对一个生物大分子进行20万个小分子库的筛选需要10多天，如今采用浪潮天梭超级计算机仅仅只要半个小时，大大提高了工作效率。