Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

Trung tâm Tin học và Tính toán xây dựng và phát triển hệ thống tính toán hiệu năng cao phục vụ nhu cầu tính toán khoa học tại Viện HLKHCNVN

.

Ngày nay, việc sử dụng máy tính hiệu năng cao trong các ngành khoa học và kỹ thuật đã và đang thay đổi cơ bản tiến trình nghiên cứu khoa học. Các ngành khoa học sử dụng tính toán như “sinh học tính toán”, “hoá học tính toán”, “vật lý tính toán”, “vật liệu tính toán”, “cơ học tính toán”, “địa vật lý tính toán”, “thống kê tính toán”,... đã hình thành và phát triển nhanh chóng. Các ngành khoa học này có điểm chung là xử lý thông tin, phân tích và dự báo kết quả bằng tính toán, mô phỏng qua máy tính điện tử. Như vậy, khoa học tính toán cùng với khoa học lý thuyết và khoa học thực nghiệm hình thành thế ba chân của khoa học, chúng kết hợp trong một chỉnh thể thống nhất, đưa khoa học phát triển như ngày nay.

Trong thời đại CMCN 4.0, các trung tâm tính toán hiệu năng cao cũng là hạ tầng số  để triển khai các nền tảng xử lý dữ liệu lớn (big data), trí tuệ nhân tạo (AI) ứng dụng trong công nghiệp.

Việc xây dựng một Trung tâm tính toán hiệu năng cao dùng chung cho các Viện nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm KHCNVN là xu hướng tất yếu. Đây là cơ hội để nâng cao tiềm lực và năng lực tính toán khoa học và cũng là mong muốn chung của đội ngũ cán bộ khoa học. Ngày 3/7/2012 Chủ tịch Viện Hàn lâm KHCNVN đã ra quyết định số 873/QĐ-KHCNVN về việc phê duyệt chủ trương đầu tư dự án tăng cường năng lực nghiên cứu cho các tổ chức khoa học và công nghệ năm 2013, theo đó Trung tâm Tin học và Tính toán được giao nhiệm vụ chủ trì Dự án "Đầu tư xây dựng hệ thống tính toán và trang thiết bị phục vụ đào tạo nhân lực tính toán khoa học tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam". Mục tiêu của dự án nhằm mục đích:

Một là, xây dựng và phát triển hệ thống tính toán hiệu năng cao và liên kết đào tạo, chia sẻ tài nguyên tiềm lực vật chất và con người trong lĩnh vực tính toán hiệu năng cao phục vụ nhu cầu tính toán khoa học tại các ngành - Viện nghiên cứu trong Viện Hàn lâm KHCNVN, tiến đến việc tạo ra một Trung tâm tính toán hiệu năng cao chia sẻ tài nguyên và nhân lực trên mạng cho các nhu cầu sử dụng phát triển tính toán khoa học trong Viện Hàn lâm KHCNVN cũng như các trường, các Viện nghiên cứu khoa học khác trong cả nước, khu vực và hợp tác quốc tế.

Hai là, góp phần tạo ra các bước đổi mới mạnh mẽ về công nghệ, thúc đẩy công tác nghiên cứu khoa học có hàm lượng trí tuệ cao phục vụ hiệu quả cho các lĩnh vực kinh tế - xã hội và an ninh - quốc phòng; phát triển nguồn nhân lực có trình độ cao về tính toán khoa học, đáp ứng yêu cầu phát triển và hội nhập của đất nước; Nhằm tạo ra các sản phẩm con người thông qua việc thực hiện các đề tài/dự án sản xuất thử nghiệm, bao gồm các chuyên gia, các tập thể nghiên cứu khoa học, công nghệ có trình độ cao có khả năng triển khai các nhiệm vụ khoa học, công nghệ có giá trị khoa học và thực tiễn cao hơn trong giai đoạn tiếp theo.

Điểm khác biệt của chiến lược đầu tư hệ thống tính toán hiệu năng cao của Viện Hàn lâm là tiết kiệm tối đa ngân sách đầu tư, phát triển hệ thống theo nhu cầu người sử dụng, dành một phần kinh phí đáng kể của dự án để hỗ trợ, khuyến khích việc sử dụng hạ tầng tính toán hiệu năng cao cho các đơn vị, cá nhân hoạt động khoa học, không những chỉ là thành viên của Viện HLKHCNVN mà cả các trường, viện bên ngoài.  Chiến lược xây dựng và phát triển một Trung tâm tính toán hiệu năng cao dùng chung, chia sẻ nguồn tài nguyên và nhân lực trên mạng không những đáp ứng được nhu cầu phát triển tính toán khoa học hiện nay của Viện Hàn lâm KHCNVN mà còn giúp cho các đơn vị nghiên cứu chuyên ngành có nhu cầu tính toán khoa học lớn giảm được chi phí đầu tư và năng lực tính toán khoa học.

Với nhiệm vụ được giao, từ 2013-2015, Trung tâm Tin học và Tính toán đã xây dựng được hệ thống tính toán khoa học hiệu năng cao theo hình thức cụm máy tính song song, với năng lực tính toán đến 4 TFlops (4 nghìn tỷ thao tác dấu phẩy động mỗi giây), phục vụ đủ nhu cầu tính toán cho nghiên cứu khoa học trong toàn Viện Hàn lâm ở giai đoạn này. Hệ thống bao gồm 24 máy, mỗi máy được tích hợp 24 bộ xử lý trung tâm: 20 máy sử dụng bộ xử lý AMD Operon 6344 và 4 máy sử dụng bộ xử lý Intel Xeon. Mỗi máy sử dụng bộ xử lý AMD được trang bị 32 GB RAM và ổ cứng 1 TB. 4 máy còn lại được trang bị nhiều hơn: mỗi máy có 128 GB RAM, bốn ổ cứng mỗi ổ 1 TB và một bộ xử lý đồ họa (GPU) Tesla K20m, nhằm đáp ứng nhu cầu tính toán với ảnh đồ họa 3D. Toàn bộ phần cứng được lắp đặt trên tủ rack và được ghép nối với nhau qua mạng InfiniBand tốc độ cao. Hệ thống phần mềm điều khiển được cài đặt trên các máy tính, cho phép chúng thực hiện đồng thời một lượng lớn các phép tính hoặc các bài toán mô phỏng... Cụm máy tính hiện đang được thử nghiệm và quản lý bởi phòng Hạ tầng công nghệ thông tin - Trung tâm Tin học và Tính toán.

Năm 2016, hệ thống tính toán hiệu năng cao được đầu tư nâng cấp bao gồm 1 máy Headnode và 5 máy tính toán (compute node). Máy Headnode có cấu hình CPU E5-2667v3/8core/3.2Ghz, RAM 128GB và 5 máy tính toán có cấu hình Intel Xeon 2695v3/14 core/128GB ram.

Sơ đồ hệ thống tính toán khoa học hiệu năng cao:

tthncao

 

tthncao1 

Nhằm mục tiêu quảng bá, lôi cuốn các đơn vị cá nhân nghiên cứu khoa học tham gia sử dụng hệ thống , Trung tâm Tin học và Tính toán đã liên tục tuyên truyền, hỗ trợ cho các mọi người có nhu cầu có thể truy cập sử dụng các máy tính tính toán hiệu năng cao từ xa một cách thuận tiện. Lãnh đạo Viện HLKHCNVN cũng đã phê duyệt thự hiện đề tài độc lập cấp Viện: "Phát triển tính toán khoa học chuyên ngành trên cơ sở máy tính hiệu năng cao chia sẻ tài nguyên tại Viện Hàn lâm KHCNVN" do Trung tâm Tin học và Tính toán chủ trì, bao gồm 6 nhánh độc lập với sự phối hợp của 5 đơn vị là Trung tâm Tin học và Tính toán, Viện Công nghệ thông tin, Viện Vật lý, Viện Khoa học Vật liệu và Viện nghiên cứu hệ gen, cụ thể:

• Tại Viện Công nghệ thông tin, các nhà nghiên cứu đã tích hợp các công cụ tin sinh học vào hệ thống máy tính khoa học hiệu năng cao gồm phân tích trình tự DNA, di truyền học ngoài gen (epigenetics), di truyền học môi trường (metagenomics), nghiên cứu tương quan toàn bộ nhiễm sắc thể (GWAS). Các nhà nghiên cứu đã xây dựng bộ cơ sở dữ liệu chuẩn cho tin sinh học và xây dựng một môi trường tính toán hiệu năng cao phục vụ tính toán trong tin sinh học...
• Một nghiên cứu khoa học khác, do Viện nghiên cứu hệ gen thực hiện đã tiến hành xây dựng một nền tảng công cụ phân tích và mô phỏng tương tác phân tử của protein với các phối tử (ligand) trên nền hệ thống tính toán hiệu năng cao chia sẻ tài nguyên trên mạng, kiểm chứng mô phỏng tương tác phân tử của một số protein với các loại saponin chiết xuất từ sâm Ngọc Linh...
• Để ứng dụng các phương pháp và công cụ vật lý trong nghiên cứu vật liệu lượng tử, polymer sinh học, bức xạ hạt nhân và thiên văn học, bắt đầu từ năm 2013 tại Viện Vật lý các nhà khoa học đã sử dụng hệ thống tính toán hiệu năng cao giải quyết các bài toán chuyên ngành như nghiên cứu cấu trúc pha trong các vật liệu lượng tử; chuyển pha trong các mô hình polymer sinh học; tính toán cho các phép đo bức xạ hạt nhân dùng phổ kế gamma; mô phỏng truyền bức xạ kết hợp thủy động lực học trong vỏ sao già...
• Ở đề tài “Phát triển nền tảng dịch vụ tính toán hiệu năng cao chia sẻ cho tính toán và mô phỏng linh kiện quang tử 2D sử dụng cấu trúc mạng tinh thể quang tử và cấu trúc siêu vật liệu” do Viện Khoa học vật liệu thực hiện, các nhà khoa học đã tiến hành cài đặt 2 chương trình mã nguồn mở và 1 phần mềm thương mại trên hệ thống tính toán hiệu năng cao. Các nhà khoa học vật liệu cũng đã lập trình và tính toán, mô phỏng việc phát, truyền, nhận sóng quang học trong linh kiện quang tử 2D sử dụng cấu trúc mạng tinh thể quang tử và cấu trúc siêu vật liệu...

Ngoài các viện trực thuộc Viện Hàn lâm, người sử dụng thường xuyên hệ thống còn có các nhà khoa học từ các đơn vị có nhu cầu tính toán các bài toán khoa học lớn với tần suất cao như Viện Dầu khí, các trường đại học, thậm chí từ Nhật Bản. Tài nguyên hệ thống tính toán hiệu năng cao tại Viện Hàn lâm luôn luôn được sử dụng triệt để, do vậy hàng năm luôn luôn có đầu tư bổ sung mở rộng các bó máy chủ mới với năng lực tính toán cao hơn.

Trung tâm Tin học và Tính toán đã và đang nỗ lực xây dựng và phát triển hệ thống tính toán hiệu năng cao hoàn chỉnh, ổn định lâu dài với mục tiêu đáp ứng đủ nhu cầu tính toán cho nghiên cứu khoa học trên toàn Viện Hàn lâm KHCNVN ở hiện tại và trong tương lai, cũng như đáp ứng được phần nào nhu cầu tính toán của các trường, các Viện nghiên cứu khoa học khác trong cả nước, khu vực và hợp tác quốc tế.

Dưới đây là danh sách một số đơn vị hiện đang sử dụng hệ thống Tính toán hiệu năng cao:

HPC
 

 Nguồn tin: Phòng Hạ tầng công nghệ thông tin - Trung tâm Tin học và Tính toán

Xử lý tin: Minh Tâm

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".