物理化学领域高性能计算项目案例分析

1、 物理化学领域高性能计算项目案例分析目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc530398079 1.1 物理化学领域典型案例 PAGEREF _Toc530398079 h 3 HYPERLINK l _Toc530398080 1.1.1 北京应用物理与计算数学研究所 PAGEREF _Toc530398080 h 3 HYPERLINK l _Toc530398081 1.1.2 中国科学院物理研究所 PAGEREF _Toc530398081 h 4 HYPERLINK l _Toc530398082 1.1.3 中国科学院生态环境研究中心 PAGEREF

2、 _Toc530398082 h 5 HYPERLINK l _Toc530398083 1.1.4 中国科学院理论物理研究所 PAGEREF _Toc530398083 h 6 HYPERLINK l _Toc530398084 1.1.5 中国科学院等离子体物理研究所 PAGEREF _Toc530398084 h 7 HYPERLINK l _Toc530398085 1.1.6 中国科学院地质与地球物理研究所 PAGEREF _Toc530398085 h 8 HYPERLINK l _Toc530398086 1.1.7 中国科学院金属研究所 PAGEREF _Toc53039808

3、6 h 9 HYPERLINK l _Toc530398087 1.1.8 中南大学高性能计算中心 PAGEREF _Toc530398087 h 10 HYPERLINK l _Toc530398088 1.1.9 复旦大学高性能计算平台 PAGEREF _Toc530398088 h 11 HYPERLINK l _Toc530398089 1.1.10 吉林大学理论化学计算国家重点实验室 PAGEREF _Toc530398089 h 12 HYPERLINK l _Toc530398090 1.1.11 北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室 PAGEREF _Toc5303980

4、90 h 13 HYPERLINK l _Toc530398091 1.1.12 清华大学清华大学摩擦学国家重点实验室 PAGEREF _Toc530398091 h 14 HYPERLINK l _Toc530398092 1.1.13 西安交通大学材料学院、前沿学院 PAGEREF _Toc530398092 h 15 HYPERLINK l _Toc530398093 1.1.14 南京航空航天大学纳米科学研究所 PAGEREF _Toc530398093 h 16 HYPERLINK l _Toc530398094 1.1.15 郑州大学物理学院 PAGEREF _Toc5303980

5、94 h 17 HYPERLINK l _Toc530398095 1.1.16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 PAGEREF _Toc530398095 h 18 HYPERLINK l _Toc530398096 1.1.17 厦门大学化工学院能源材料化学协同创新中心 PAGEREF _Toc530398096 h 19 HYPERLINK l _Toc530398097 1.2 物理化学领域成功案例列表 PAGEREF _Toc530398097 h 20物理化学领域典型案例北京应用物理与计算数学研究所北京应用物理与计算数学研究所创建于1958年，是一个以承担国家重大科研任务为主，

6、同时开展基础和应用理论研究的多学科研究机构。建所至今，取得了大批研究成果，涌现出一大批有突出贡献的专家学者。研究所的主要研究领域有：理论物理、粒子物理与原子核物理、等离子体物理、激光物理、流体力学、应用数学、计算数学、计算机应用、军备控制科学技术。北京应用物理与计算数学研究所相关研究工作都离不开高性能计算机作为基础工具，对高性能计算资源有巨大需求，应用软件中有常用的计算物理、计算材料类软件，也有用户自开发的大规模并行软件，这些应用对高性能计算平台的计算能力、网络性能、存储性能都有极高的要求。2009年，为北京应用物理与计算数学研究所建设的高性能计算平台作为所内及所外合作研究的公共计算平台、服务

7、于全所科研任务。全系统共计420台刀片节点、计算峰值达到40.32万亿次/秒，在2009年中国高性能计算机性能TOP 100中排名第8；存储系统采用分布式并行存储架构，配置78 TB全局共享存储，提供了充足的I/O带宽；计算网络采用线速互联的InfiniBand网络，用于保障并行计算软件的并行效率。另外，用户熟悉使用多年的原有作业调度系统，为此专门针对作业调度系统进行了封装和定制开发，既给用户提供了熟悉的使用环境，又提高了整个系统的资源调度效率。北京应用物理与计算数学研究所高性能计算平台使用至今，运行状态良好，资源利用率常年达到70% 以上，已经支撑了众多科研项目，发挥了极为重要的作用。系统运

8、行开始，提供了深入的系统软硬件调试和优化，完善的售后服务体系也保障了系统的良性运维。中国科学院物理研究所中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室是由国家计委批准并资助建设的第一批国家重点实验室之一，于1987年建成并向国内外开放。实验室的研究方向是通过实验与理论的密切结合，开展与信息科学、纳米科学和能源科学的应用有直接联系的表面/界面研究。这包括凝聚态物质表面的原子/电子/声子结构，表面吸附与相变过程，低维纳米结构/功能薄膜/半导体量子阱/超晶格/太阳能材料的生长、器件制备、生长机理和动力学过程，纳米材料和复合薄膜材料的界面形成与晶界变化，低维纳米结构的量子效应及对其物理和化学性质的影响等。

9、随着新材料的不断出现、材料结构的尺度和维度向着更小的方向发展，表面物理研究的重要性变得日益突出，已经成为一个交叉学科的新的生长点。2010为物理所建设的高性能计算平台计算峰值达到每秒5.632万亿次，取代IBM系统成为表面物理国家重点实验室的公用计算平台，该平台主要运行计算物理和材料计算软件，支撑物理所表面物理国家重点实验室的科研系统，满足表面材料结构和性能分析、材料设计等科研任务的需求。为物理所计算平台搭建了完备的软件开发和运行环境，包括编译器、数学库、并行开发库、专业函数库等，并协助用户进行了软件优化和应用二次开发。高性能计算平台投入运行以来，计算资源利用充分，已经协助表面物理国家重点实验

10、室取得了一系列重要科研成果。同时，高性能计算平台也为所内外的其他科研机构提供计算资源，起到了较大的辐射作用。2014年，物理所又采购了一套公司的TC5600-H整机柜服务器，所提供的CPU双精度浮点运算能力达到61.82万亿次每秒，同时配置一套Parastor200作为集群的并行文件存储系统。该集群现已投入运行，为物理所的科研工作继续提供充足的科学计算能力。中国科学院生态环境研究中心中国科学院生态环境研究中心始建于1975年，主要研究领域包括环境化学、环境工程学、环境生物学和系统生态学。研究内容涉及到环境化学、环境工程、生态学、生物学、地学等学科的互相渗透；可发挥综合性、多学科优势，研究地区性

11、、全国性以及全球性的重大生态与环境问题。中心在环境化学的若干分支领域的应用基础研究中作出了原始性的成果。在环境工程方面可以解决若干有重大影响的实际环境问题和拥有一批有竞争能力的环境保护高新技术。在系统生态学方面开创了非传统生态学的新理论和新方法学，并实现与高新技术的结合。作为中科院生态环境研究中心战略性的科研服务设施，在2010年为生态环境中心搭建的高性能计算集群主要是为环境化学、环境工程学和系统生态学等研究领域提供高性能计算服务，形成具有自身特色、规模适度、水平较高、性能优异的科学计算环境，实现了高速网络环境下多种计算资源的有效整合与充分共享。生态环境研究中心集群的计算类型按照应用领域划分主

12、要有三类，其中高精度量子化学计算约占30%，分子动力学计算约占50%，此外还有分子对接、高通量药物筛选、定量构效分析约占20%。在系统方案设计上充分考虑了跨领域综合应用的特点，为量化计算、生命科学计算等多种应用配置了均衡且差异化的软硬件环境，取得了理想效果，系统资源得到了充分利用。中国科学院理论物理研究所中国科学院理论物理研究所成立于1978年，由两弹一星元勋 HYPERLINK /view/4375.htm t _blank 彭桓武先生担任首届 HYPERLINK /view/3651068.htm t _blank 所长。 HYPERLINK /view/2353163.htm t _bl

13、ank 理论物理研究所有研究人员36人，全部是高级研究人员，其中8位 HYPERLINK /view/716317.htm t _blank 中国科学院院士，并有第三世界科学院院士4人；科学院“百人工程 HYPERLINK /view/149377.htm t _blank 计划”入选者9人；国家杰出青年基金获得者7人。2011年底，理论物理所投入建设高性能计算中心，用于理论物理及相关交叉科学的研究。该系统采用“星云”系列高性能计算机，于2012年2月正式投入使用。2012年底又进行了二期扩容。系统计算性能达到40万亿次每秒，全系统采用40Gb InfiniBand线速互联，配备ParaSto

14、r200分布式并行存储系统。2013年3月，理论物理所进行三期GPU计算节点扩容，系统新增计算性能103.2万亿次每秒，三期GPU系统也进入了2013年中国高性能计算机性能TOP100排行榜。2014年7月，理论又物理所进行四期GPU计算节点扩容，系统新增计算性能163.8万亿次每秒，同时对ParaStor200分布式并行存储系统进行了容量的在线扩容。该计算平台自投入使用以来，用户数量和资源利用率逐渐增加，支撑了所内多个研究组的科研工作，支撑的科研方向覆盖了粒子物理、凝聚态物理、量子场论、材料科学、生物信息学、天文学等多个理论物理或相关交叉学科，成为了理论物理所的公共科研基础设施，为所内科研人

15、员提供了强大的高性能计算资源，为理论物理所科研工作做出了重要贡献。中国科学院等离子体物理研究所中国科学院等离子体物理研究所成立于1978年9月，主要从事高温等离子体物理、磁约束核聚变工程技术及相关高技术研究和开发，以解决人类未来战略新能源受控热核聚变能为目标，是我国热核聚变研究的重要基地。中科院等离子体物理研究所高性能计算集群最初创建于2008年9月，并于2011年7月成功升级为神马(Shen Ma Cluster)。总共拥有464颗计算核心，存储6.4T。采用TC2600计算刀片，计算理论峰值为4.08TFlops。2012年12月，神马集群成功扩增了神马2。神马2总计976颗计算核心，实测

16、计算峰值超过18万亿次，双精度浮点效率超过90%。该集群采用TC4600高密度计算刀片，并配置ParaStor100并行存储系统，配置万兆汇聚的监控管理网络和线速56Gb/s Infiniband FDR高速计算网络。神马2集群在关键功能节点和存储IO节点上采用双机高可用配置，提升了计算集群的稳定性和持续为用户提供计算资源的能力，避免了单节点故障造成的服务中断，并方便后期管理和升级。2014年9月，等离子体所再次对神马2扩容至神马3，项目采购一套TC4600E刀片计算系统。新增的神马3共计1512颗计算核心，提供的CPU双精度浮点计算能力达到60.48万亿次每秒，同时配备了Lustre并行文件

17、系统。该计算平台自建成并投入使用以来，多次升级扩容，用户数量和资源需求不断增加，支撑了所内多个研究室的科研工作，其科研方向覆盖了高温等离子体物理与核聚变工程，离子束生物工程学，等子体物理应用，太阳能材料与工程等，为所内科研人员和科研项目提供了持续稳定的数值计算平台，促进了热核聚变等先进技术的研究和应用转化。 HYPERLINK /link?url=p76WGJqjJ4zBBpC8yDF8xDh8vibi0F6mSmUCgkoSNxu t _blank 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地质与地球物理研究所1999年6月由原中国科学院地质研究所和中国科学院地球物理研究所两所整合而成。200

18、4年将中国科学院武汉数学物理研究所的电离层研究室整体调整到所。研究所主要从事固体地球科学研究与教育，以固体地球各圈层相互作用及其资源、环境、工程地质问题作为主攻方向。共设有地球深部结构与过程、岩石圈演化、工程地质与水资源、油气资源、固体矿产资源、新生代地质与环境、地磁与空间物理等7个研究室和特提斯研究中心。其中地球深部结构与过程研究室以地幔和地核作为主要研究对象，通过地震学、地磁学、比较行星学、计算机模拟和高温高压实验等多学科手段，研究地球深部的物质组成、精细结构和动力学机制，认识地球深部过程对地球浅部活动的制约，努力为固体地球科学理论及人类社会可持续发展做出创新性贡献。研究室构成了中国科学院

19、地球深部研究重点实验室的核心力量，通过引进和自主研制相结合，构建了地震台阵探测、纳米离子探针、古地磁、稀有气体质谱和计算模拟等一流的地球深部研究平台。为中国科学院地质与地球物理研究所地球深部结构与过程研究室搭建的高性能计算平台主要用于地球内部物质物理化学性质的多尺度分子模拟和热力学模拟。计算平台一期和二期分别于2010和2011年建成，分别采用80片TC2600和70片TC3600刀片节点。2012年扩容的三期系统由98片TC4600刀片组成，配置FDR InfiniBand高速网络，系统理论峰值32.6TFLOPS，保障计算模拟应用的高效运行。2014年1月，研究所又再次采购一套GPU集群，

20、GPU双精度浮点运算能力达到112.32万亿次每秒，为多尺度分子模拟和热力学模拟提供了强大的GPU计算能力。中国科学院金属研究所中国科学院金属所以高性能金属材料、新型无机非金属材料和先进复合材料等为主要研究对象，面向国家战略需求和国家经济建设、面向世界科学发展前沿需要，有针对性地开展基础研究和应用研究，并注重科技成果的转化和产业化。基础研究方面拥有沈阳材料科学国家（联合）实验室和金属腐蚀与防护国家重点实验室，其中沈阳材料科学国家（联合）实验室是我国第一个研究类国家实验室，应用研究方面拥有沈阳先进材料研究发展中心、材料环境腐蚀研究中心，工程化研究方面拥有高性能均质合金国家工程中心和国家金属腐蚀控

21、制工程技术研究中心。2009年，中国科学院超级计算沈阳分中心项目由中国科学院金属研究所承担建设，主要面向材料计算模拟等应用需求。为金属所设计的解决方案，具备高性能、高可用、高可靠、易管理特点，并有效地与原有机房内设备融合，提升机房利用率。系统同时配置了AMD和Intel两类异构计算节点。除此之外还配置了胖节点服务器和GPU加速节点，理论浮点运算能力超过10万亿次每秒。多样的计算平台配置，满足了多种应用需求。基于计算中心硬件平台，金属所自主研发了分子动力学及相场动力学软件，系统还配置了部分材料性质计算预测、材料成型、焊接模拟的计算软件，为材料设计等提供了一个良好的软件平台。中国科学院超级计算沈阳

22、分中心的成功运行有力地支持了金属所乃至沈阳地区相关科研单位和企业计算材料学、材料加工工艺模拟以及工业设计等计算相关工作的开展。中南大学高性能计算中心作为教育部直属、国家“211工程”和“985工程”部省重点共建的高水平大学，中南大学所拥有的材料、矿业、机械、交通运输与土木工程等国家重点学科及学校的大部分理学、工学、医学学科对高性能计算都具有迫切的现实需求。为促进高性能计算在学校的科研中发挥重要作用，2008年9月，中南大学“高性能网格计算平台”正式列入学校“985工程”建设项目。中南大学高性能网格计算平台硬件为5000，体系结构为混合式集群架构，由刀片计算节点和SMP胖节点组成，计算网络采用I

23、nfinband高速交换机，双精度浮点运算次数理论峰值超过十万亿次每秒，在2009年中国高性能计算机性能TOP100排名第80，国内高校排名第8。 物理、化学和材料类计算应用为中南大学高性能计算中心主体业务，中心配置了VASP、Gaussian、Materials Studio、WIEN2K、Quantum-ESPRESSO、CP2K、CPMD、SIESTA、Fropho、ABINIT、GROMACS、AMBER等丰富的开源和商业计算应用软件。支持了中南物理科学与技术学院、化学化工学院、材料科学与工程学院、能源科学与工程学院、信息物理工程学院、粉末冶金研究院等单位相关学科的众多科研项目。复旦大

24、学高性能计算平台复旦大学是教育部直属全国重点大学之一，名列985工程、211工程，是国内技术实力强、影响力巨大的技术研究、高等教育机构。作为一所综合性研究型大学，伴随校内物理、化学、环境、生物、地理等不同学科的不断发展，对高性能计算的迫切需求变得日益突出。2011年建设的复旦大学高性能计算机系统是一个面向校内各学科的计算平台，主要运行物理、化学、材料、流体、软件、气象开发相关领域的应用，其中物理、化学、材料为主要应用。计算平台应用软件种类繁多，各种软件的应用特点也各不相同，对计算资源的需求存在差别，方案的设计需要充分考虑到实际应用的特点。基于对复旦大学用户应用需求分析，提供了具有针对性的成熟稳

25、定、高可靠、高性能的系统方案。全系统共计502台计算节点，理论峰值达到64.3万亿次每秒，在2011年中国高性能计算机性能TOP100排名第37。作为全球一流的计算机公司和开放系统的领导者，公司拥有完善的信息处理技术和丰富的行业应用经验。在本项目中，提出了一套先进的高性能计算机系统设计方案，充分利用了计算机科学与网络技术的最新发展成果，考虑了系统的先进性、高可靠性、高可用性、系统的灵活扩展能力、开放性以及高可管理性等原则对项目的具体需求提出了解决方案！不仅限于提供高性能计算设备并保障其稳定运行上，技术支持专家也在计算物理、化学、材料、热能、流体、气象、海洋、环保等专业方面与复旦大学应用专家一起

26、进行共同研究与合作。吉林大学理论化学计算国家重点实验室六十年来，在我国理论化学奠基人唐敖庆院士的领导下，吉林大学逐渐形成了我国的理论化学中心。1978年经国家科委批准，在吉林大学建立了理论化学研究所，唐敖庆院士任所长。目前我国从事理论化学研究的大多数高级科研工作者都直接或间接在吉林大学理论化学研究所学习和进修过。1989年在唐敖庆院士建议下国家计委批准在吉林大学建立理论化学计算国家重点实验室，也是我国唯一从事理论化学基础研究的国家重点实验室。首任实验室主任为孙家钟院士，唐敖庆院士为实验室学术委员会主任，实验室于1995年11月通过国家验收，1996年2月经原国家教委批准正式对外开放，1999年

27、7月通过首次国家评估。通过首次国家评估后，实验室进行了换届，学术委员会由国内著名理论化学家17人组成，其中中科院院士8人。实验室现有固定人员22人（院士2人，具有博士学位13 人），固定人员的科研成果曾获2000年国家自然科学奖二等奖，2001年中国高校自然科学奖一等奖，2003年吉林省科学技术进步一等奖。吉林大学理化所的高性能集群主要面向整个理化所提供高性能服务，为吉大理化所公共计算平台，需要支撑的应用种类繁多，基本涵盖了理论和计算化学领域主流及专业应用。在2009年为吉大理化所建设的高性能计算集群，技术方案采用了基于上海超级计算中心4000A/5000A的设计、实施及运营的成功经验，其设计

28、原则是：高性价比、高稳定性、面向多种应用计算类型。系统配置128个双路计算节点，还配置2台八路和2台四路SMP胖节点，适用于某些有特殊需求或要求苛刻的算例；采用高性价比的FC-SAN存储，通过6台IO节点提供共享存储空间，IO节点使用万兆接口提高并发IO性能；整个高性能计算平台各个子系统配比均衡，既能将大部分计算资源满足主流应用的需求，又能对特殊应用进行响应，完美地支撑了吉林大学理化所的教学和科研工作。北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室1990年经国家计划委员会拨款开始建设，1991年开始对外开放，1993年通过国家教育委员会组织验收。

29、实验室主要学术方向和研究内容：开展与纳米材料以及光电子学相联系的材料和材料物理方面的研究工作；研究与微结构制备有关的实验技术及物理问题；发展高空间分辨率探测技术（扫描隧道显微术，近场光学和原子力显微术）和高时间分辨率光学探测技术（飞秒和相关技术）；开展量子输运过程的实验和理论研究，包括氧化物高温超导电性问题的研究；推动上述这些方向与化学和生命科学的可能联系以及应用的可能性。使人工微结构和介观物理的研究手段和观念在能源、生命科学等领域得到开拓发展和应用延伸。人工微结构和介观物理国家重点实验室分别于2008年和2012年购置两套高性能计算集群，主要用于强激光场作用下含时薛定谔方程的精确求解及电子动

30、力学研究。清华大学清华大学摩擦学国家重点实验室清华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室是经原国家计委和原国家教委批准建设的国家重点实验室。1986年开始筹建，1988年11月通过验收。实验室实行学术委员 会指导下的实验室主任负责制。实验室主要从事摩擦学与微纳制造的基础研究和应用基础研究，同时还开展相关的应用技术研究并提供技术咨询服务。研究领域涉及摩擦、磨损、润滑、密封、表面 与界面、微纳制造、智能系统、生物机械、微纳光电器件等。实验室承担了包括国家973计划项目、863计划项目、国家自然科学基金重大和重点项目、国防项目、国际合作和企业合作项目等大量科研任务。研究成果对促进科学技术进步和国

31、民经济发展做出了重要贡献。清华大学摩擦学国家重点实验室是国内摩擦学与微纳制造领域重要的科学研究和人才培养基地。摩擦学国家重点实验室是一个多学科组织，其中从材料物理的角度出发，借助计算模拟来从微观上解释摩擦学理论，以及辅助微纳米器件的设计和制造是摩擦学国家重点实验室的一个重要研究方向。2009年底为摩擦学国家重点实验室搭建了一套TC2600四路刀片集群就是用于相关课题研究，极大程度促进了实验室的科研工作。西安交通大学材料学院、前沿学院西安交通大学是国家教育部直属重点大学，为我国最早兴办的高等学府之一。其前身是1896年创建于上海的南洋公学，1921年改称交通大学，1956年国务院决定交通大学内迁

32、西安，1959年定名为西安交通大学，并被列为全国重点大学。西安交通大学是“七五 ”、“八五”首批重点建设项目学校，是首批进入国家“211”和 “985”工程建设，被国家确定为以建设世界知名高水平大学为目标的学校。2000年4月，国务院决定，将原西安医科大学、原陕西财经学院并入原西安交通大学组建新的西安交通大学。西安交通大学材料科学与工程学院，建有金属材料强度国家重点实验室。学院下设以教学为主的材料学系、材料加工工程系、材料物理与化学系；并设有以科研为主的材料强度研究室、新材料研究室、表面工程研究室、焊接研究所、耐磨材料及铸造研究所、工程材料研究所等研究室，拥有一流的教学、科研设备。前沿科学技术

33、研究院（简称“前沿院”）是西安交通大学为了适应海外优秀人才快速向学校聚集的新形势，以及借此加快建设世界高水平大学的进程而成立的一所涵盖物理、化学、生物、生命科学、基础医学、材料科学等多门基础学科领域的大型综合性研究机构。目标是在较短时间内将前沿院建设成一个具有鲜明学科交叉特色、拥有世界一流研究水准的基础科学研究院，同时为我国实现科研体制改革的国家战略目标提供试点和经验。2012年为西安交大建设的高性能计算集群主要为材料学院和前沿学院的物理、化学、材料、生物等领域的科研提供计算服务，主要的应用软件有VASP， LAMMPS，WIEN2K，ATK，GAUSSIAN，AMBER等。计算系统由TC36

34、00双路刀片和四路SMP胖节点组成，整体理论峰值16.72万亿次每秒。 HYPERLINK /link?url=lyoQGJqjJ4zBBpC8yDF8xDhhwH3iAFdkSm1HhEoSNxubMFx8SGBdr15jR8WojzvE3-0BKobn t _blank 南京航空航天大学纳米科学研究所南京航空航天大学，创建于1952年10月，是新中国自己创办的第一批航空高等院校之一。1978年被国务院确定为全国重点大学；1981年经国务院批准成为全国首批具有博士学位授予权的高校；1996年进入国家“ HYPERLINK /view/7085.htm t _blank 211工程”建设；20

35、00年经教育部批准设立研究生院；2011年，成为“ HYPERLINK /view/59436.htm t _blank 985工程优势学科创新平台”重点建设高校。现隶属于工业和信息化部。“十一五”期间被工业和信息化部授予办学水平提升工程“特别优秀学校”称号。南航纳米科学研究所系南京航空航天大学设置下的一所集科研、教学为一体的科研机构，为国家211工程和学校十五期间重点建设的交叉前沿学科，为学校的学科特区。纳米所已设置纳米力学、凝聚态物理博士、硕士学科点，并在工程力学、固体力学、机械设计与理论、飞行器设计、通信与信息系统、材料学等学科跨专业招生，注重培养面向科技和社会发展需求的具有跨学科知识的

36、新型人才。目前有师生员工30余人，试验室500平方米。研究所的主要目标是在纳米和分子层次开展对本世纪人类发展有重要意义的前沿科学关键问题基础研究。计算模拟是南航纳米所的重要研究手段之一，涉及第一性原理计算、分子模拟、晶体结构计算等多方面，对高性能计算资源非常苛求。早在2006年，为南航纳米所搭建的4000A集群系统就进入了中国高性能计算机性能TOP100。2011年南航纳米所又购入一套四路胖节点集群，理论计算峰值超过10万亿次每秒，对计算资源进行了有力补充。郑州大学物理学院郑州大学由原郑州大学、郑州工业大学、河南医科大学于2000年7月10日合并组建而成，是一所涵盖理学、工学、医学、文学、历史

37、学、哲学、法学、经济学、管理学、教育学、农学、艺术学12大学科门类的综合性大学，是河南省惟一的国家“211工程”重点建设高校，是河南省惟一一所入选国家“中西部高校综合实力提升工程”的高校，是河南省人民政府与国家教育部共建高校。郑州大学高性能集群建设的目标是建成一个面向全校提供高性能计算服务、在河南省最有影响力的高性能计算平台。建设分批进行，初期应用主要为物理材料类模拟计算，因此方案设计既要满足当前应用软件的需求，又要考虑后期的可扩展性。一期所用软件主要为VASP（Vienna Ab-initio Simulation Package），是最常用的计算物理与材料软件之一，为计算密集型、访存密集型

38、、通信密集型应用，绝大部分运算为浮点运算，对CPU的浮点运算性能要求很高，特别是双精度浮点运算性能；内存方面除了容量的考虑，内存的性能也非常关键，内存的延迟带宽性能对程序的计算性能影响很大；软件扩展性较好，可多节点多核并行计算，但对网络延迟和带宽性能要求较高。公司在充分了解用户软件实际需求的特点后，经过大量的不同处理器对比测试，两路、四路对比测试后，最终确定选用Intel Xeon E5-2680 v2处理器的两路刀片为主，同时配置少量Intel 4路服务器大内存节点为辅的技术方案，同时选用全线速的56Gb InfiniBand作为计算网，可满足目前对高性能计算资源的需求。中国科学院宁波材料技

39、术与工程研究所中国科学院宁波材料技术与工程研究所（简称宁波材料所）是国内有相当影响力的国家级材料研发机构，由中国科学院与浙江省人民政府、宁波市人民政府三方共建的科研机构。宁波材料所通过开展目标导向的原始创新、关键核心技术创新与工程化创新，架设起科学研究与产业技术的桥梁，形成并转移或转化一批具有自主知识产权的科技创新成果。包括“生物基无醛木材胶黏剂技术”、“xxx特种纤维百吨线技术”、“磷酸铁锂材料技术”、“石墨烯产业化技术”、“耐热聚乳酸材料”在内的一批具有重大应用前景和社会影响力的科技成果成功转移到企业，并与企业共建工程技术中心，有效提升了企业创新能力和经济效益。2014年，为满足自身发展需

40、求以及更好的为地方企业服务，宁波材料所对所内目前已有超算中心进行扩容建设。公司项目团队积极参与项目，经过与材料所的多次沟通，深挖用户需求，为用户提供了软硬件一体的全方位解决方案。根据用户现场情况，硬件平台选用“绿色、节能、环保、高效”的TC5600整机柜服务器，具有高密度、高效能、低功耗、易管理、一体化的特点。根据用户应用需求，处理器选用最新的Intel E5-2600v3系列处理器，网络选用高速56Gb FDR Infiniband网络。根据用户管理使用需求，提供Gridview3.0集群管理软件，包括集群管理、应用管理，性能评测，作业调度等功能。平台建成后，新增1600个计算核心，提供CP

41、U双精度计算峰值达61万亿次每秒，满足Vasp、Dmols、Siesta、PWscf等第一性原理计算、分子动力学程序等对计算资源的需求，加速所内及合作单位的科研创新，在新材料、新能源和先进制造领域的前沿研究取得更大的成就。厦门大学化工学院能源材料化学协同创新中心厦门大学能源材料化学协同创新中心，挂靠厦门大学化学学院，依托“高等学校创新能力提升计划(简称2011计划)”，是继“211工程”、“985工程”之后，中国高等教育系统又一项体现国家意志的重大战略举措。“能源材料化学协同创新中心”由厦门大学牵头联合复旦大学、中国科学技术大学、中国科学院大连化学物理研究所等单位发起成立。协同中心以在能源领域

42、满足国家重大战略需求和在化学基础学科领域冲击世界一流为导向，充分协同三校一所优势资源协同创新体，延揽国内外杰出人才，瞄准碳资源优化利用、化学储能与转化和太阳能转化化学等3个主攻方向中的核心科学与技术难题，以合成制备、理论模拟和仪器方法为基础和支撑，注重交叉前沿研究和前瞻性、非共识性探索和大学科交叉研究，通过构建协同创新的新模式和新机制，以化学为基础，材料为载体，能源为目标，努力将中心建设成为探索高校转变创新发展方式的“特区”。能源材料研发离不开高性能计算机模拟技术，公司从行业应用特点出发，为“能源材料化学协同创新中心”提供了完善的高性能计算解决方案。整体方案中，计算系统是由高密度计算刀片服务器

43、TC6600和大内存四路胖节点I840-G25组成，存储系统采用了具有高度扩展性的商业化并行文件系统，同时采用56Gb/s FDR Infiniband高速互联网络。计算平台的建设将有助于“能源材料化学协同创新中心”成为世界一流能源材料研发中心。物理化学领域成功案例列表用户单位主要应用主要配置安装时间厦大化工学院能源材料化学协同创新中心实验室第一性原理计算TC6600, FDR IB201511深圳大学CP2K, VASP等TC4600E，FDR IB201511武汉科技大学材料与冶金学院Lammps、VASP等TC4600E，FDR IB210510上海理工大学理学院VASP, CPMD等T

44、C4600E，FDR IB201510西安交通大学能动学院Lammps、VASP等TC4600E，FDR IB201509中国科技大学微尺度TC4600E，FDR IB201508中国地质大学（武汉）MS等TC4600E，FDR IB201508华中科技大学超导中心VASP, GaussianTC4600E，FDR IB201507黑龙江大学数学学院Matlab、自编软件等W580-G20, FDR IB201506武汉大学VASP等TC4600E，FDR IB201505北京科技大学腐蚀重点实验室VASP，abinit等TC4600E，FDR IB201504南京理工大学电光学院VASP等I

45、980-G10201503东莞同济大学研究院Abinit、QE等TC4600E，FDR IB201503北京师范大学VASP、MS、SIESTA等TC4600H，FDR IB201412中科大近代物理系自编软件TC4600E，FDR IB201410天津大学化学院G09、ADF等TC4600H，FDR IB201409中科院等离子体研究所等离子体模拟、自编软件TC4600E，FDR IB201409中科院宁波材料所Vasp、Dmols、Siesta等TC5600-H，FDR IB201409广西师范学院G09、VASP等TC3600，A840-G10，QDR IB201409华中科技大学自编软

46、件TC4600H，I840-G10，FDR IB201408东北师范大学物理学院VASP，ABINIT等I620-G10，FDR IB201408中科院理论物理研究所理论物理、材料、高能物理、天文、生物信息等W580I-G10，FDR IB，Parastor200201407中科院半导体所自编软件I620-G10，FDR IB201407临沂大学物理学院VASP、SIESTA等A620r-G，I640-G15，QDR IB201407济南大学VASP、MS等A620r-G，QDR IB201407哈尔滨工业大学化学院MS、G09、ABINIT等TC5600-H，FDR IB201407中科院物

47、理研究所材料软件TC5600-H，FDR IB，Parastor200201406河南大学化学院G09、VASP、自编程序I620-G10，FDR IB201406中科院武汉物理与数学研究所G09、自编程序I620-G10，FDR IB201406南方科技大学物理学院VASP、Gaussian等I950r-G，FDR IB201404中科院近代物理研究所离子加速自编软件W580I-G10，FDR IB201404中科院地质地球所多尺度分子模拟W580I-G10，FDR IB201401郑州大学VASPTC4600，FDR IB201312山西大学计算化学、计算物理为主TC4600，FDR IB

48、201312中科院物理研究所材料TC3600，QDR IB201304中科院理论物理研究所理论物理、材料、高能物理、天文、生物信息等W580I-G10，FDR IB201303中科院等离子所等离子计算TC4600，FDR IB201212浙江工商大学VASP Gaussian MSTC4600，FDR IB201212厦门大学化工学院GaussianTC4600，FDR IB，I620-G10 gridview2.6201212山东师范大学数学、物理PHPC201212江汉大学VASPTC4600201212河南师范大学化学系VASP、G091箱TC3600201212中南大学物理研究院VAS

49、P A620，FDR IB，DS600201211中科院地质地球所vasp等TC4600201211中科大理化学院VASP、 GaussianA620r-G,IB,QDR201211云南大学物理学院VASP1箱TC3600 10个CB65-G /IB201211山东师范大学xmgraceI420r-G201211华北水利水电学院VASP、G09、MS20台A620r-G201211桂林理工大学材料系vasp，abinit，ms，namdtc2600201211复旦大学VASPTC3600,QDR IB,openstore-ib201211北师大王老师vasp gaussian MSDS600-

50、G10201211中科院物理所VASP、Gaussian自写软件TC3600，QDR,IB，Openstor,parastor100201210中科院理论物理所二期vasp，gaussian等TC3600/CB65-G；ParaStor200；201210上海师范大学计算化学、分子动力学TC3600,QDR IB，parastor201210北大物理学院高性能项目等离子物理TC3600201210同济大学ANSYS,MSTC3600,QDR IB,DS600201209青海师范大学GAUSSIAN、VASP22台A840r-G201209华中师范大学粒子研究所自有软件TC4600，Parast

51、or100201209安阳师范学院物理系VASP、wine2k33台A620r-G，QDR,DS600201209河南科技大学物理系VASP、G09、MSA840201208黄河科技大学G097台A620r-G201207北京化工大学vasp等PHPC200201207中国海洋大学GUASSIAN等A620R-G201206洛阳师范学院物理系vasp5台I620r-G201206河南大学物理系VASP、wine2k2台I620r-G201205浙江大学用户自己开发的软件,核聚变相关TC36OO,QDR201204太原是理工大学煤炭研究、vaspA620r-G201204信阳师范学院物理系mol

52、pro6台I620r-G201203绵阳九院2所208室vasp4.6、lammps、MS5.51箱TC3600，8台CB85-G，1台CB65-G，1台Clusnap201203西南大学洁净能源学院VASP,Abinit4台A620201201中国矿业大学自编软件PHPC200201111西南大学化工学院GAUSS、VASP16台I620r-G201111南京大学量子化学计算所vasp、Gaussian、molpro等I620r-G、I640-G、并行文件系统201111苏州中科院纳米研究所自编软件PHPC200201108延安大学VASP16台CB60-G/IB201107西安交通大学材料

53、学VASP112台CB60-G（5675*2）/IB201107西南大学物理学院VASP8台I610，1箱CB65201106兰州大学物理学院VASP1台I950r-G201106西安交通大学理学院VASP/MS9台I420(5650*2/12G),千兆201101重庆师范大学物理学院MS，VASPA420r-G201100中科院沈阳金属所vasp、siestaA840-G201100中科院理论物理所计算物理AMD四路刀片201100中科院等离子所用户自己编写的软件TC3600 AMD 四路刀片201100中科院大连化物所gaussA840-G201100中国药科大学计算物理，计算化学，计算材

54、料PHPC200201100郑州大学材料物理重点实验室vaspA610R-G201100浙江工业大学VASP、MSI610r-GV201100西安交通大学理学院Vasp、MSI620r-G201100太原理工大学Materials StudioVASPA840r-G，IB201100四川大学华西新型药物研究中心自研软件A620r-G201100上海交大材料学院vasp,cpmd,abinitTC2600201100上海大学理学院vasp,ms,gaussPHPC100201100黄河科技学院gaussA420r-G201100华中科技大学核磁共振实验室自研软件TC2600，DS6310存储系统

55、201100华东理工化工系vasp,自编软件TC2600 AMD双路刀片201100湖南大学化学系综合应用A620-G ，A840r-G201100黑龙江大学物理系gauss，vaspA840，A620201100河南师范大学物理与信息工程学院vaspA840r-G201100杭州师范大学VASP、MSTC3600 AMD双路刀片，A840r-G，IB201100中国科学院环境中心Gaussian、Amber、Sybyl双路节点，四路节点，20Gb InfiniBand201003重庆大学生物工程学院Dock，GROMACS，AMBERI620-G，GirdView201000中南大学粉末冶金

56、综合应用A840201000中科院金属所VASPTC2600 AMD 2路刀片201000中科院等离子所重点实验室自研软件TC2600 AMD 4路刀片201000中科院长春应化所vaspA840r-G，A950，IB201000中科院长春应化所自研软件160台机架201000中国科学院物理研究所计算物理，计算材料四路刀片201000中国科技大学VASP， gaussTC2600 201000武汉大学物理学院Vasp、MSTC2600201000宁夏大学gauss双路Intel Xeon 计算节点201000济南大学理学院计算物理、计算化学双路节点201000北方名族大学计算化学，计算流体，水

57、文动力学双路AMD Opteron 计算节点201000中科院物理研究所计算物理和材料学软件VASP，CPMD，WIEN2K，ExcitingTC2600四路刀片，DDR IB200912北京应用物理与计算数学研究所计算物理与应用数学TC2600,DDR IB200912清华大学摩擦系castep、vasp、comsol等10*TC2600 CB85-F200911内蒙古农业大学计算材料、计算化学30*A620200908中国科学院沈阳金属研究所计算物理，计算材料双路计算节点200900中国科学院大连化学物理研究所量子化学，分子动力学双路计算节点200900清华大学精密仪器系计算材料、计算结构力学四路计算刀片200900北京化工大学（共三期）计算材料，量子化学双路/四路计算刀片，IB200900北京大学化学