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松山湖材料實驗室

松山湖材料實驗室成立于2018年，由東莞市政府、中國科學院物理研究所和中國科學院高能物理研究所共建。實驗室未來將布局材料制備與加工極限環境設施（暫擬名）大裝置，基礎前沿研究、公共技術平臺、創新樣板工廠三大核心板塊，粵港澳交叉科學中心及成果轉移轉化中心。松山湖材料實驗室以中國科學院物理研究所為牽頭單位。實行理事會領導下的實驗室主任負責制，為東莞市事業單位，王恩哥院士擔任理事長，汪衛華院士擔任實驗室主任，趙忠賢院士擔任學術委員會主任。松山湖材料實驗室總體規劃1200畝，投資總經費約120億元，建成后人員規模約6600人,其中固定人員2200人，研究生2200人、博士后等流動人員約2200人。松山湖材料實驗室定位于成為有國際影響力的新材料研發南方基地、未來國家物質科學研究的重要組成部分、粵港澳交叉開放的新窗口及具有國際品牌效應的粵港澳科研中心。

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客戶需求

近年來，計算模擬逐漸成為了材料研究和設計的重要手段。高性能計算系統強大的計算性能可大幅度加速材料模擬的速率，提高材料設計的效率。當前，依托高性能計算進行高通量計算，構建材料大數據，形成材料基因組已成為材料科學中主流的研究方式。松山湖實驗室迫切需要建設一套高性能計算系統來滿足材料研究的計算需求。

在計算資源方面，高通量計算需要有強大的計算性能來提高計算效率，同時需要有集群管理系統來實現計算資源的統一管理，支持高通量任務實時調度，提高資源利用效率。

存儲資源方面，高通量計算會產生海量的計算數據，依托海量的計算數據形成材料基因組數據。這要求存儲系統不僅要有海量的存儲空間，同時具有優異的讀寫性能，另外還需要就有良好的擴展性，可平滑擴展，以滿足未來的數據需求。

解決方案設計

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曙光為松山湖材料實驗室建設一套高性能計算系統集群，命名為“天工”。“天工”高性能計算系統中配置了成熟穩定的TC4600E刀片計算平臺，提供了強大的計算性能。除刀片平臺，為適應材料計算應用的計算特點，“天工”高性能計算系統中還配置多核計算節點、胖節點、GPU異構計算節點。豐富的計算設備既為材料模擬提供了充足的計算力，還可支持材料數據挖掘、深度學習以及材料數據庫的構建。“天工”高性能計算集群采用曙光池級微模塊，保證了集群供電和散熱需求。

在材料研究中，最有價值的是材料計算數據。曙光為“天工”高性能計算系統配置了Parastor并行存儲系統。Parastor采用糾刪碼等多種技術保證了數據安全，同時支持計算節點并行訪問，實現優異的讀寫性能。Parastor支持Scale-out擴展，讀寫聚合帶寬隨存儲容量線性擴展，可充分滿足實驗室未來的計算需求。

曙光為“天工”高性能計算集群提供了完整的軟件運行環境，針對于材料計算領域內常見應用（如vasp、quantum espreosso等），對數學庫、MPI并行庫等進行優化，以達到最優的運行效果。“天工”高性能計算系統采用Gridview集群管理系統統一管理所有資源，實時監控各節點運行狀態，同時支持高通量計算任務實時調度，最大化地利用集群計算資源。

客戶價值

材料計算與數據庫平臺的“天工”高性能計算集群是松山湖材料實驗室重要的技術支撐平臺，支撐了高性能計算、科學計算軟件開發、材料大數據、基于計算和數據的材料研發。平臺現階段正在利用“天工”高性能計算集群和第一性原理材料計算方法構建材料數據庫，助力我國未來的材料研發。材料數據庫是材料的知識庫，未來材料科學的研發將借助材料大數據，快速搜索與預測新材料，實現多快好省的目的。

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