【每日經濟新聞】每經記者實探全球第九大超算中心:德國萊布尼茨超算中心溫水冷卻節能30% 正尋求新突破

時間:2019-09-15 23:10       來源: 每日經濟新聞

萊布尼茨超算中心目前位居歐洲超算第一位 , 由德國巴伐利亞州政府支持 , 面向科研機構和非盈利組織等 。 據Laura介紹 , 全球算力的增長相對比較平緩 , 但數據的增長速率遠超算力增長速率 , 超算對數據進行分析 , 可找到數據之間的模式或者邏輯 。 預計

萊布尼茨超算中心目前位居歐洲超算第一位 , 由德國巴伐利亞州政府支持 , 面向科研機構和非盈利組織等 。

據Laura介紹 , 全球算力的增長相對比較平緩 , 但數據的增長速率遠超算力增長速率 , 超算對數據進行分析 , 可找到數據之間的模式或者邏輯 。 預計到2025年 , 數據量將會達到175ZB(十萬億億字節) 。 “如果能夠通過超算去發現這些海量的數據當中的一些邏輯、規則 , 并且對其加以使用的話 , 這對于人類來說就是開啟了新世界的大門 。 ”Laura稱 。

在海量數據源源不斷產生的背景下 , 如何利用和處理數據成為世界性課題 , 超算中心因為擁有超強計算力 , 能夠處理一般計算機解決不了的難題 , 吸引了越來越多的關注目光 。 但超強計算力的背后 , 是“吃電怪獸”的影子 , 能耗問題是超算中心綠色發展的關鍵 。

9月11日 , 萊布尼茨超算中心戰略性發展和合作業務主管 Laura Schulz向包括《每日經濟新聞》采訪人員在內的媒體采訪人員介紹 , 該超算中心使用的是溫水水冷技術 , 相較于普通的風冷技術節能不少 , 目前正尋求突破將多余的熱量直接轉換為制冷的能源 , 從而進一步降低能耗 。

Laura向《每日經濟新聞》采訪人員表示 , 以她的經驗 , 目前沒有比溫水水冷技術更好的制冷應用 。

若您是位球迷 , 對拜仁慕尼黑足球隊肯定耳熟能詳 , 而距離其“根據地”安聯球場駕車約10分鐘的距離 , 2019年全球TOP500超算榜單中排名第九的萊布尼茨超算中心就位于此 。 做一個形象類比 , 萊布尼茨超算中心在超算領域于德國而言 , 不輸拜仁球隊之于德國足球的地位 。 (每日經濟新聞)

用洗澡水的溫度為處理器降溫

最初 , “超算魔方”僅有一個 , 在擴建后成為“雙子魔方” 。 為了給建筑背后的水獺留一個完整的巢穴 , 后建的魔方比之前的在長度上要短一米 。 “科學上失去一米 , 環境中獲得一米 。 ”進門前 , Laura向來訪的采訪人員講述了這個小故事 , 表達萊布尼茨超算中心對于環境的態度 。

據介紹 , “超算魔方”共有五層 , 第五層是水冷系統 , 第四層是超算 , 第三層是集群小機器 , 第二層是水處理系統 , 第一層則是電力系統 。 萊布尼茨超算中心采用的是超級計算機SuperMUC-NG , 每秒峰值性能可完成26.9千萬億次浮點運算(即每秒完成近3×1016次運算) , 擁有719TB(萬億字節)主存儲器、50PB(千萬億字節)外部數據存儲器和一套高速互聯裝置 , 可為物理、化學、生命科學、地理、氣候研究、工程等領域的研究人員提供服務 。

據聯想集團德國數據中心展示與創新中心方面介紹 , 玻璃罩內分冷通道和熱通道 , 冷通道在前面 , 使得冷空氣被吸到系統和機架里面 , 對機器進行降溫 。 熱通道在后面 , 向外部排出熱量 。 熱空氣出來后 , 由空調降溫 。 前冷后熱 , 形成一個循環系統 。

但系統越大 , 消耗的能源就越多 , 更好的能效比成為全球范圍內的追求 。 “由于采用了新型溫水冷卻系統 , SuperMUC-NG是全球最節能的超級計算機之一 。 ”Laura表示 , 在研發每一代設備時 , 他們會先用測試設備進行測試 , 嘗試將更多的設備部件用水冷技術降溫 , 之后再推廣到更大的系統里 。

萊布尼茨超算中心的水冷系統運行模式是:溫水從銅管中流過 , 將處理器的熱量帶走 , 進入水處理系統 , 最后到達屋頂 , 屋頂有類似于瀑布的排水設計 , 水會像瀑布一樣流下來 , 之后從入口又重新流進來 , 由此形成一個封閉的系統 。

“50℃是散熱效果最佳的溫度 , 在此溫度下 , 熱量向外傳導的速度最高 。 ”水冷技術支持方、聯想集團德國數據中心展示與創新中心解釋了溫度選擇的原理 。

相較于傳統的風冷技術 , 即單一通過空調或風扇制冷 , 水冷技術雖然建設成本高 , 但使用成本相對低 。 萊布尼茨超算中心方面介紹 , 根據最新的數據 , 目前采用的水冷技術相較于風冷技術節能30% , 每年可節省140萬歐元 。

熱冷轉換系統仍待完善

風冷技術下的超算中心噪音相對較大 , 而水冷技術之下的萊布尼茨超算中心雖然仍有噪音 , 但在Laura提高說話音量后 , 可面對面交談 。

超算中心內的機器目前有三套系統 , 其中第一代和第二代系統的算力是一樣的 , 但第二代的體積只有第一代的1/3 , 第三代和第二代系統的體積是一樣大 , 但算力是第二代的約6倍 。 “隨著設備的更新換代 , 超算的體積更小 , 算力更高 。 ”Laura介紹道 。

“從1995年開始 , 建模和模擬開始成為許多國家的重點發展領域 。 因此 , 對超算的需求開始穩步上升 。 現在 , 在2020年即將來臨之際 , 我們即將進入ExaFlop時代 。 ExaFlop就是每秒一百京(即1018)次的浮點運算 。 ”Laura表示 。

不過 , 中國電子節能技術協會數據中心節能技術委員會秘書長呂天文認為 , 溫水水冷技術仍需要空調制冷 , 并不是一個終極手段 , 而是一個折中方案 。 具體而言 , 溫水水冷系統不能將服務器上的熱量全部帶走 , 服務器主板仍需要散熱 , 這些熱量如果無法全部帶走 , 就無法脫離空調制冷 。

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