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突破传统“超算”加速高新科技研发--助力高校分子动力学模拟
Jul 14.2023

项目背景

近年来,传统的基于结构(structure-based)的设计方法已经逐渐达到其极限,使得用于材料、化学、生物、物理研究和发现的资本开支呈指数级增长。因而,对于以上领域来说,基于运动(motion-based)的设计方案,即分子动力学模拟,堪称业界最激动人心也最具创新性的进步之一。而分子动力学模拟的实现,则对算力有极高的要求。
分子动力学模拟计算在生物科学、化学、材料科学等领域有广泛的应用,分子动力学模拟计算为科学研究和工程应用提供了一种重要的方法,可以深入了解分子级别的相互作用、动力学行为和性质,为新材料、新药物和生物学过程的理解和设计提供有价值的信息。

在过去,只有大型超级计算机才有能力为分子动力学计算提供足够的算力。但是近年来芯片的制作工艺的不断升级,高性能计算机的微型化,随着越来越多科研领域的创作需求,高性能的工作站逐渐替代了后端数据机房的服务器走向了前端的工作、创作、科研等应用场景中。


痛点解决

【算力需求】

随着时代的发展,传统方法的计算架构难以满足现如今庞大的数据资源,并且对于复杂运算,不同的应用需要拆分处理数据分析、算法和模拟,所以需要一种适用于高算力基础架构的平台对此进行改进。高校师生科研项目都需要一个新平台,提供超强算力,以便统一就近处理所有的算力负载,简化基础架构以及提高投资回报。

【性能瓶颈】

高算力意味着高性能,而高性能所产生的大量功耗使得传统散热的工作站在满负荷的使用环境下会致使性能严重下降,制约了科研项目的进程。

【噪音污染】

传统散热采用风冷,现今的芯片处理器的功耗也随着性能的提升逐年见长,长时间的满负荷运算,散热风扇长时间处于高速运转而产生大量的噪音污染,这也是制约传统高性能工作站在办公环境下的使用的重要原因之一。


倍联德与多所高校通力合作,为其提供高力的一体式全液冷工作站解决方案

如上所述,为了促进材料、生物等科学的发展,特别是应用研发已进步到分子层面。就像破案时‘看监控录像’远比‘看现场照片’要容易捕捉作案细节一样,分子动力学模拟让高校师生更直接‘看到’材料、生物分子的整个生效过程,从而大幅提高教学科研的试验能力
在这个层面上,高校教育为了能够更加深入地理解分子与材料、生物过程的作用,解开它们运动的奥秘通过分子动力学模拟就近获得科研数据的新的实验平台也是目前高校迫切的需求
成立于2015年的深圳市倍联德实业有限公司以下简称倍联德,是一家从事AI服务器、边缘计算设备研发和生产的国家级高新技术企业。公司创始团队深耕服务器行业20立志成为中国领先的AI服务器、边缘计算解决方案提供商
针对上述项目需求痛点,倍联德与合作伙伴abee联合推出一体式全液冷工作站。这是搭载基于Intel至强W-3400/2400系列处理器,采用全新的Golden Cove的内核架构和Intel 7制程,多达56核心处理器的分子动力学计算专用解决方案,根据分子动力学模拟软件不同的模拟算法可分为纯CPU算法和带GPU算法的解决方案,按照算力需求和模拟的规模可灵活选择1~4张RTX A6000或RTX 4090加速卡。


产品特点

1、搭载基于Intel至强W-3400/2400系列处理器,采用全新的Golden Cove的内核架构和Intel 7制程,多达56核心

2、支持英特尔Max3.0睿频加速技术、AVX512指令集、深度学习加速技术、AMX技术和vPro Enterprise平台的技术

3、最高16条八通道2TB DDR5-4800内存,112条PCIe 5.0通道

4、支持4片PCIe 5.0 x16的NVIDIA/AMD 图形计算卡

5、双电源设计,配备两个ATX3.0规范2000W白金全模组电源,双倍供电能力,双倍稳定输出

6、强劲沉浸式液冷体验,保证工作站全速稳定高效运行,5360一体式水冷散热设计,支持多规格单路EATX主板以及11PCI插槽的HTPX规格主板

7、支持高达12个3.5英寸HDD或15个2.5英寸SSD,具备足够的硬盘空间用于存储模拟系统的输入文件、输出结果和中间数据。此外,使用SSD可以提高数据读写效率

8、全塔式六面蜂网状结构,98L容积的超大空间设计,让4 GPU全液冷轻松容纳其中,臻享顶级散热体验

9、CPU满负荷运行时核心温度仅55℃,GPU满负荷工作时稳定在60℃左右。试验室噪音测试低于58分贝。


分子动力学模拟的算力需求

在计算方面,分子动力学模拟通常可以在CPU或GPU上运行,具体取决于软件和计算资源的可用性。以下是一些常见情况:
CPU计算:所有的分子动力学模拟软件都支持CPU计算。通常,使用多核CPU可以加快模拟的速度。具体的CPU核数要求取决于模拟系统的大小和复杂性,以及模拟所需的时间尺度。
GPU计算:一些分子动力学模拟软件,如GROMACS和NAMD,支持使用GPU进行加速计算。GPU具有并行计算能力,可以大幅提高模拟的速度,特别是对于大规模模拟系统。

硬件配置





借助一体式全液冷工作站,助力高校可以实现:

一、降噪静音

由于内部全部采用液体冷媒进行热量传导,可以选择关闭或降低风扇转速,噪音被隔绝在封闭式的机箱里,即使整机达到100%的工作负荷,也可以通过调整风扇转速达到一个相对安静的环境而不影响计算机的性能,给用户创造一个安静”的工作环境,为用户带来“真静音”。

二、畅享极速

我们知道,现在的CPU都有自动调节频率的功能,功耗大、发热量高的时候,CPU会自动把主频速度降下来。通过液冷可以CPU、显卡温度始终控制在正常工作温度。无需再启动降频模式,散热效率大幅提高,让CPU和显卡得以全速运转,甚至可以超频运行。为用户带来时间运用率100%的“真速度”。

三、绿色节能

  对于计算机或数据中心来说,所消耗的电能有相当一部分并不是直接用于计算部分,而是被散热风扇或制冷系统给浪费掉了。比如数据中心领域里有一个值叫PUE(PowerUsage Effectiveness的简写),是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比,越接近于1,说明数据中心能源效率越高,越绿色。对于工作站这样的单机系统而言,也存在类似的问题,虽然不像数据中心那样有严格的评估标准,但道理是一样的。

  全液冷工作站由于液体给所有芯片部件带来均衡散热,部件工作在最佳温度,因此整机的所有部件都工作在最高效状态,能耗降至最低水平。