每经记者实探全球第九大超算中心:德国莱布尼茨超算中心温水冷却节能30% 正寻求新突破

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如果您是球迷,您将熟悉拜仁慕尼黑足球队,并且距其“基地”安联球场约10分钟车程,该球场是2019年全球TOP500超级计算列表中的第九个超级计算机中心位于此处。举个比喻,德国的莱布尼兹超级计算机中心在超级计算机领域并没有失去拜仁队在德国足球中的地位。

在德国巴伐利亚州政府的支持下,莱布尼兹超级计算中心目前在欧洲排名第一,主要用于研究机构和非营利组织。

在连续生成海量数据的背景下,如何使用和处理数据已成为全球性的问题。由于其超级计算能力,超级计算中心可以处理普通计算机无法解决的问题,因此吸引了越来越多的关注。看。但是在超级计算能力的背后,却是“吃掉怪物”的阴影,能耗问题是超级计算中心绿色发展的关键。

9月11日,莱布尼兹超级计算中心战略发展与合作业务负责人劳拉舒尔茨(Laura Schulz)向媒体记者介绍了包括《每日经济新闻》的记者。该中心采用温水冷却技术,与普通的空气冷却技术相比,可节省大量能源,并且正在寻求将多余的热量直接转化为制冷的突破。能源,从而进一步减少能源消耗。

用沐浴水冷却处理器

在需要通过的狭窄通道和需要身份信息的另一扇门上,显示了莱布尼兹超级计算中心的入口。劳拉将整个系统称为“过度计算魔方”。

最初,只有一个魔方,在扩展后变成了“双子魔方”。为了在建筑物后为水獭留下完整的巢穴,魔方的建造比前一个矮了一米。 “科学损失一米,环境增加一米。”在进入之前,劳拉向来访的记者讲了这个小故事,以表达莱布尼兹对环境的态度。

据介绍,“超级计算立方”有五层,第五层是水冷系统,第四层是超级计算机,第三层是集群小型机,第二层是水处理系统,第二层是水处理系统。电力系统。莱布尼茨超级计算中心使用超级计算机SuxMUCng,它可以每秒达到26.9个PATAFLops(即,每秒接近3×1016个操作),具有719TB(万亿字节)。主存储器、50PB(兆字节)外部数据存储器和一组高速互连,供物理、化学、生命科学、地理、气候研究、工程等领域的研究人员使用。

“自1995年以来,建模与仿真已成为许多国家的一个关键发展领域。因此,对超级计算机的需求稳步增长。现在,随着2020年的临近,我们即将进入一个失败的时代。“exaflop是每秒100次(即1018次)的浮点运算,”劳拉说。

据劳拉(Laura)称,全球计算能力的增长相对平稳,但是数据的增长速度远远超过了计算能力的增长速度。数据的超级计算可以发现数据之间的模式或逻辑。据估计,到2025年,数据量将达到175ZB(10万亿字节)。劳拉说:“如果您可以通过超级计算找到大量逻辑,规则和对大量数据的使用,那么这就是人类进入新世界的大门。”

但是,系统越大,消耗的能源就越多,全球范围内追求的能效比也就越高。 “借助新的温水冷却系统,SuperMUC-NG是世界上最节能的超级计算机之一。” Laura说,在开发每一代设备时,他们将首先使用测试设备进行测试,并尝试使用更多的设备零件。水冷技术冷却下来,然后传播到更大的系统。

莱布尼茨超算中心的水冷系统运行模式是:温水从铜管中流过,将处理器的热量带走,进入水处理系统,最后到达屋顶,屋顶有类似于瀑布的排水设计,水会像瀑布一样流下来,之后从入口又重新流进来,由此形成一个封闭的系统。

“我们的水冷系统进入到处理器区域的时候是洗澡水的温度,离开的时候,就变成了很热的洗澡水的温度。”Laura表示,目前温水水冷系统入口温度最高为50℃。

“50℃是散热效果最佳的温度,在此温度下,热量向外传导的速度最高。”水冷技术支持方、联想集团德国数据中心展示与创新中心解释了温度选择的原理。

相较于传统的风冷技术,即单一通过空调或风扇制冷,水冷技术虽然建设成本高,但使用成本相对低。莱布尼茨超算中心方面介绍,根据最新的数据,目前采用的水冷技术相较于风冷技术节能30%,每年可节省140万欧元。

热冷转换系统仍待完善

风冷技术下的超算中心噪音相对较大,而水冷技术之下的莱布尼茨超算中心虽然仍有噪音,但在Laura提高说话音量后,可面对面交谈。

超算中心内的机器目前有三套系统,其中第一代和第二代系统的算力是一样的,但第二代的体积只有第一代的1/3,第三代和第二代系统的体积是一样大,但算力是第二代的约6倍。“随着设备的更新换代,超算的体积更小,算力更高。”Laura介绍道。

一系列机器被放在玻璃罩内,玻璃罩内外的体感温度基本是夏天与秋天的差距。其实,即使是应用了水冷系统,超算中心的散热亦没能完全脱离空调制冷。

据联想集团德国数据中心展示与创新中心方面介绍,玻璃罩内分冷通道和热通道,冷通道在前面,使得冷空气被吸到系统和机架里面,对机器进行降温。热通道在后面,向外部排出热量。热空气出来后,由空调降温。前冷后热,形成一个循环系统。

Laura向《每日经济新闻》记者表示,以她的经验,目前没有比温水水冷技术更好的制冷应用。

不过,中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会秘书长吕天文认为,温水水冷技术仍需要空调制冷,并不是一个终极手段,而是一个折中方案。具体而言,温水水冷系统不能将服务器上的热量全部带走,服务器主板仍需要散热,这些热量如果无法全部带走,就无法脱离空调制冷。

但目前在实际应用层面仍未有更好且稳定的解决方案,超算中心和技术提供方不得不在此基础上完善现有技术方案。

Laura向记者表示,超算中心产生了很多热量,他们也在找方法,希望能将产生的热能转化为能量储藏起来。目前,莱布尼茨超算中心采取的再利用方式是,利用产生的热量给整个大楼供暖,但即使如此,热量还有很多,他们也在想办法用剩余的热量给别的大楼供暖。

但更直接的循环是,如何将超算中心产生的热量直接转化为制冷的能源,供给需要冷水的系统。Laura表示,目前正在研究这一技术。

而技术提供方联想集团目前正致力于将水冷系统做得更薄,并将水冷技术推广至超算及高端计算机之外的普通服务器中,例如用于GPU(显示芯片)散热等。

(文章来源:每日经济新闻)

(责任编辑:DF512)

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