前言：
材料作为现代社会发展的三大支柱之一的，已经成为现代社会生产力发展的重要标志，是物质文明与经济发展的基础，随着各种新型材料的运用，正在让我们的日常生活更加丰富多彩。“十二五”期间，工信部对于新材料发展规划也正在浮出水面，希望以提高新材料产业自主创新能力为重点，以战略性新兴产业发展和国家重大工程建设亟需的关键材料为突破口，加快推进产业规模化发展，不断提高保障水平。
对于新材料的发展与研究主要集中于国内专业的研究机构与各大高校的课题研究中，由于材料微观理论与模拟基于对电子和原子运动的深刻理解，以解析建模和计算机模拟为工具，描述材料的微观结构及物理化学性能，所以在材料科学中占有举足轻重的地位，对理解和利用新物性、开发新材料起着关键的作用。
一方面，由于能源、环境等日益严峻的问题，科学界加紧寻找新的材料以满足工业界对材料性能提出的越来越高的要求；另一方面，随着材料科学理论的进展和计算机集群的运算能力的快速增长，材料的微观结构能被更准确和迅速地预测；同时，材料表征设备在原子及纳米尺度上的准确性日益提高，大大增加了理论模拟和实验之间的相互验证性和二者共同的进展效率。这些综合因素给材料微观理论与数值模拟的研究开辟了广阔的空间，而高性能计算机集群系统正与传统实验一起成为材料科学研究的必然选择。
材料研究与高性能计算
西安交通大学材料科学与工程学院是国家"211工程"建设学科和我国材料科学高层次人才培养的主要基地之一，近年共获得国家攻关、973、863项目二十余项，年均获得国家自然科学基金项目7-8项, 发表论文150余篇；作为西安交大，毕业于美国宾夕法尼亚大学的齐亮博士既是西安交大材料系高性能计算系统的管理者，也是材料研究与高性能计算结合的受益者，他与导师李巨教授对锂离子电池负极的充放电过程进行了开创性的研究，***在纳米尺度上实现对负极材料的充/放电过程的实时观测，发现了锂离子嵌入过程中负极材料形貌和结构的奇特变化，提出了相应的微观反应机制并通过***性原理计算加以证实，该项结果已发表在2010年12月10日的《Science》杂志上。
受益于中组部吸引海外高层次人才回国参与的科研的“千人计划”，齐亮博士的导师李巨教授与西安交大合作，并与材料组的丁向东， 王云志两位老师一起，通过采购浪潮天梭TS10000高性能计算集群将材料研究与高性能计算结合。
齐亮博士在接受记者采访时表示，以往，材料研究只能通过实验来进行，而随着计算机的发展和物理理论、方法的发展，通过一些高性能集群对于方程的计算就可以了解材料可能会出现的性质。齐亮博士认为国内的材料研究发展速也很快，通过结合李巨等老师对于物理概念的深刻理解与计算模型的设计，加上高性能计算的结合能够加速国内材料研发速度，而不是纯粹把计算机当成工具。
从2010年7月份确定标书与招标，到9月底浪潮天梭10000高性能集群落户西安交大材料与工程学院，再经过软硬件调试的过程，浪潮天梭10000在11月底正式通过了验收，通过几个月的实际应用，齐亮博士表示通过调整后的整个系统整体运行良好。
系统与特色
浪潮针对于本项目采用的浪潮天梭TS10000超大规模、超高性能科学计算应用的高性能服务器集群，在设计上专注于提高现有HPC应用的运行效率，增强系统的可扩展性，以高速交换技术为核心，以开放体系架构为标准，提升系统总体计算能力、加速节点间数据交换，提升系统的I/O带宽，开发不同级别的软件应用，促进系统内部服务器、存储、应用之间***限度趋近协同运算。
整个高性能计算系统由计算节、管理、存储等功能节点，高速互连网络，系统管理网络、管理监控软件，并行中间件，作业调度系统等部分组成，系统拓扑图如下：
材料研究学者可以通过远程登录到系统的管理节点，将自己的计算任务编写成作业脚本提交给作业调度系统，作业调度系统作业分发到各个计算节点来计算。计算节点间的进程通信都是基于标准的的MPI库(Message Passing Interface)，运行在某类高速互连设备上。同时，系统中可能需要存储单元来为整个集群系统提供共享存储服务。为了系统的管理方便，系统中还要加入一套管理网络作为系统的管理链路。
由于在高性能计算领域的应用方面丰富的方案与经验，为了帮助科学研究和高性能计算服务大众的过程中获得更优的效果，浪潮高性能计算专家经过对此次应用需求的认真分析与研究，通过使用***的工业化标准开放式计算架构、方便的集群软件系统，提供了一个高性价比、使用简单、管理便捷、扩展容易的高性能科研平台——仅在几十平米的机房内、数百万元的成本支持下，西安交大材料研究高性能计算平台就获得了理论计算峰值高达 4.851万亿次的计算能力与完善的“360度专家服务”体系。
除了性价比高、使用管理方便外，为了应对材料科学的计算和模拟过程中，包括***性原理计算（如VASP），分子动力学（如LAMMPS）和相场模拟（自己编程）等对计算与网络同时的高需求，浪潮天梭10000高性能集群还通过采用40Gbps Infinband进行搭建，存储部分采用***的4Gb光纤存储，管理网络采用万兆核心网络进行搭建，以达到***的性能。
网络架构图
成果与展示
从高性能计算集群落地西安交大后，齐亮博士表示，材料系的几位老师就在通过计算来验证材料在实验中表现出的性能，如孙军、马恩，单智伟三位老师在实验中得出的很好的结果，会引入计算机群去模拟并解释结果，或是进一步用计算结果去主导实验。目前正在撰写的相关论文，而以往这些老师只能通过实验或是租用国外的高性能计算集群进行研究，
在未来西安交大还将扩充高性能计算与材料研究的结合，齐亮博士对记者说，通过更为先进的电子显微镜，可以让人们对于材料进行纳米乃至原子级的实验与研究，这将有助于人们了解材料在纳米线或者是纳米晶粒的机械性能，而其成果可能在纳米机械研发中用。就像前文中提到在《Science》杂志上的纳米电池[LQ1] 。
齐亮博士希望通过建更大的计算机集群系统和实验的紧密的结合，得到更好的科研结果，能够把计算机得到的结果直接转化成预期用的产品，而不是纯粹的理论研究。
结语
针对于本次高性能项目需求，并结合浪潮多年来对科学计算领域高性能应用的深刻理解，浪潮特别推出了针对本次项目需求的基于Intel***处理器的浪潮天梭TS10000高性能服务器集群，除具有计算性能优越、功耗控制领先、监控管理系统方便易用、系统开放易于扩展、服务体系完善等特点。除此之外，颇受广大用户认可的浪潮高性能集群培训服务体系，更为此次项目锦上添花，免除用户的后顾之忧。这也赢得了齐亮博士及校方的信任。我们也期待在与高性能计算的密切的结合后，西安交大材料工程学院能够带来更多、更好的能够帮助提高国家科技水平、改善人民生活材料研究成果。
