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实探全球第九大超算中心:现有方式节能30% 正寻求热冷转换突

2019-11-23 08:05:10 来源:陡普新闻网

每个记者:李少亭摄影报道每个编辑:张海妮

莱布尼茨超级计算中心大楼外部位置

如果你是一个球迷,你必须熟悉拜仁慕尼黑足球队,并且从它的“基地”安联体育场(Allianz Stadium)开车大约10分钟,莱布尼茨超编中心,在2019年500强超编名单中排名第九。打个比方,就超级计算而言,莱布尼茨的超级计算中心并不比拜仁在德国足球中的位置差。

莱布尼茨超级计算中心(Leibniz Supercalculation Center)目前是欧洲第一个超级计算中心,由德国巴伐利亚州政府支持,针对科研机构和非营利组织。

在海量数据不断生成的背景下,如何使用和处理数据已经成为一个世界性的话题。超级计算中心(Supercomputing Center)因为拥有超强的计算能力,能够处理普通计算机无法解决的难题,而受到越来越多的关注。然而,超级计算能力背后是“吞噬电的怪物”的阴影。能耗是超级计算中心绿色发展的关键。

9月11日,莱布尼茨超级计算中心战略发展与合作总监劳拉·舒尔茨(laura schulz)向包括《国家商报》在内的媒体介绍,超级计算中心使用温水和水冷技术,与普通空冷技术相比节省了大量能源。目前,它正在寻求一个突破,直接将多余的热量转化为制冷能量,从而进一步降低能耗。

莱布尼茨超级计算中心的入口通过一条需要通行证的狭窄通道和另一扇需要身份信息的门展示。劳拉称门后的整个超级计算系统为“超级计算魔方”。

起初只有一个“超级魔方”,膨胀后成为“双魔方”。为了给建筑后面的水獭留下一个完整的巢穴,后来建造的魔方比前一个要短一米。"科学上输一米,环境上赢一米."门前,劳拉给来访的记者讲了这个小故事,表达了莱布尼茨超级计算中心对环境的态度。

据介绍,“超级魔方”有五层,第五层是水冷系统,第四层是超级计算,第三层是集群小机器,第二层是水处理系统,第一层是动力系统。莱布尼茨超级计算中心(Leibniz Supercomputing Center)使用超级计算机supermuc-ng,峰值性能为每秒26.9亿次浮点运算(即每秒近3×1016次运算),主存储器719tb (terabytes),外部数据存储器50pb (terabytes),以及一套高速互联设备,可为物理、化学、生命科学、地理、气候研究、工程等领域的研究人员服务。

“从1995年开始,建模和仿真已经成为许多国家的关键发展领域。结果,对超级计算机的需求开始稳步上升。现在,随着2020年的临近,我们即将进入崩溃的时代。触发器是每秒一百(1018)个浮点运算。劳拉说。

劳拉认为,全球计算能力的增长相对平缓,但数据的增长率远远超过计算能力的增长率。数据可以通过超级计算进行分析,以便在数据中找到模式或逻辑。据估计,到2025年,数据量将达到175兆字节。“如果我们能通过超级计算在这些海量数据中找到一些逻辑和规则并加以利用,它将为人类打开一扇通往新世界的大门。”劳拉说。

然而,系统越大,消耗的能量就越多。更高的能效比率已经成为全球追求的目标。“由于采用了新的温水冷却系统,supermuc-ng是世界上最节能的超级计算机之一。”劳拉说,在开发每一代设备时,他们将首先使用测试设备来测试和尝试用水冷技术冷却更多的设备组件,然后将其扩展到更大的系统。

莱布尼茨超级计算中心水冷系统的运行模式如下:温水流经铜管,带走处理器的热量,进入水处理系统,最后到达屋顶。屋顶的排水设计类似瀑布。水像瀑布一样向下流动,然后从入口流回,从而形成一个封闭的系统。

“当我们的水冷系统进入处理器区域时,就是洗澡水的温度。当它离开时,它变成了非常热的洗澡水的温度。”劳拉说,目前温水和水冷系统的入口温度高达50摄氏度。

50度是散热效果最好的温度,在这个温度下,向外导热的速度最高水冷技术支持者联想集团的德国数据中心显示和创新中心解释了温度选择的原则。

与传统的空气冷却技术,即单独用空调或风扇冷却相比,水冷技术虽然造价高,但使用成本相对较低。莱布尼茨超级计算中心(Leibniz Supercomputing Center)表示,根据最新数据,与空气冷却技术相比,目前使用的水冷技术可以节约30%的能源,每年节约140万欧元。

莱布尼茨超级计算中心战略发展与合作主任劳拉·舒尔茨向来访的记者介绍了莱布尼茨超级计算中心

空冷技术下的超级计算中心的噪音相对较大,但是水冷技术下的莱布尼茨超级计算中心仍然有噪音,但是劳拉增加了说话音量后,她就可以面对面说话了。

超级计算中心的机器目前有三套系统,第一代和第二代的计算力相同,但第二代的体积只有第一代的1/3,第三代和第二代的体积相同,但计算力约为第二代的6倍。"随着设备的升级,超级计算变得更小、更强大."劳拉说。

一系列机器被放在玻璃罩里。玻璃罩内外的表观温度基本上是夏季和秋季的差异。事实上,即使采用水冷系统,超级计算中心的散热也不能完全与空调和制冷分开。据联想德国数据中心显示与创新中心称,玻璃罩分为冷通道和热通道,冷通道在前面,允许冷空气被吸入系统和机架中冷却机器。热通道在后面,把热量排到外面。热空气出来后,由空调冷却。冷热交替,形成循环系统。

劳拉告诉《国家商业日报》,根据她的经验,目前没有比温水冷却技术更好的制冷应用了。

然而,中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会秘书长鲁田文认为,温水冷却技术仍然需要空调和制冷,这不是最终的措施,而是一种妥协。具体来说,温水和水冷系统无法带走服务器上的所有热量,服务器主板仍然需要散热。如果热量不能完全带走,它就不能与空调和制冷分开。

然而,在实际应用层面上仍然没有更好和更稳定的解决方案,超级计算中心和技术提供商必须在此基础上改进现有的技术解决方案。

劳拉告诉记者,超级计算中心产生大量热量,他们也在寻找将产生的热量转化为储存能量的方法。目前,莱布尼茨超级计算中心(Leibniz Supercalculation Center)利用产生的热量来加热整个建筑,但即便如此,仍然有大量的热量,他们也在试图利用剩余的热量来加热其他建筑。

但更直接的循环是如何将超级计算中心产生的热量直接转化为制冷能量,以供应需要冷水的系统。劳拉说这项技术目前正在研究中。

技术提供商联想集团(Lenovo Group)目前正致力于使水冷系统更薄,并将水冷技术扩展到超级计算机和高端计算机以外的普通服务器,如gpu(显示芯片)冷却。

国家商业日报

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