高性能计算平台2019持续发力助力科研

北京大学高性能校级公共平台包括“未名一号”等五个计算集群。自平台建设以来，通过自主创平台管理架构和软件管理方案，大大提高了平台的管理和使用效率。未名一号在国内率先采用常温直接水冷技术，2019年的平均PUE（Power Usage Effectiveness，能源使用效率）为1.17，节省了超过40%的制冷散热成本，系统性能良好，节能效果显著。自平台运行以来，用户申报的文章138篇，其中SCI论文133篇，包括Nature系列论文17篇（含6篇正刊和11篇子刊）、Science 1篇、PRL 4篇、JACS 2篇、PNAS1篇、CELL 1篇。高性能计算校级公共平台已成为北京大学重要的科研支撑环境，有力促进了学校计算资源的有效整合和高效使用，从整体上提升了学校的科研服务能力，降低了科研成本。

目前，北京大学高性能计算校级公共平台累计为1047名用户提供计算资源，其中教师282人、学生765人，分布于22个院系，主要涉及物理，化学，大气、材料、工学、生命科学以及信息科学等多个学科领域。截止目前为止，平台支撑我校247项科研课题，课题总经费超过20亿元。

2019年平台共收到用户申报的文章84篇，其中SCI论文80篇，包括Nature系列论文13篇（含4篇正刊和9篇子刊）、Science 1篇、PRL 4篇、JACS 1篇、CELL 1篇。此外，平台支撑的研究成果入选了“2018年度中国科学十大进展”，促进了高水平研究成果的不断涌现，对学校的学科建设意义重大。平台正加快建设，把握住现如今大数据、云计算、人工智能所带来的科技创新发展前景，进一步推动北京大学“双一流”建设的进展。

2019年2月27日，高性能平台支撑的“揭示水合离子的院子结构和幻数效应”研究成果入选“2018年度中国科学十大进展”，相关论文发表在2018年5月31日的Nature杂志上。

北京大学物理学院量子材料科学中心江颖课题组、徐莉梅课题组、化学与分子工程学院高毅勤课题组与北京大学/中国科学院王恩哥课题组组成的联合团队，开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术，刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录，实现了氢原子的直接成像和定位，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像，并发现水合离子的迁移率与特定水分子数目相关这一全新的动力学幻数效应。该工作首次澄清了界面上离子水合物的原子构型，建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联，颠覆了人们对于受限体系中离子输运的传统认识，对离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等很多应用领域都具有重要的潜在意义。

2019年6月12日，北京大学物理学院、人工微结构介观物理重点实验室、定量生物学中心毛有东课题组与哈佛医学院吴皓课题组合作在Nature上发表题为“Structural mechanism for NEK7-licensed activation of NLRP3 inflammasome”的研究长文，并在文章中致谢了北京大学高性能计算平台。通过冷冻电子显微镜方法解析了人源NLRP3-NEK7的复合物3.8埃分辨率的结构，并通过NLRP3或NEK7突变体的体外和细胞功能研究，系统揭示了NEK7与NLRP3亚基的多界面相互作用，以及其介导NLRP3炎症小体激活的分子机制。对NLRP3的结构和功能的研究证明NLRP3-NEK7相互作用决定了NEK7许可对NLRP3炎症小体激活的必要性，为进一步研究NLRP3炎症小体激活的分子机制提供了重要基础，为相关疾病的分子医学研究提供了必备的分子依据和药物治疗靶点。

2019年8月28日，北京大学生命科学学院高宁课题组与哈尔滨工业大学黄志伟课题组合作在北京大学高性能计算平台支撑下在Nature上发表了题为“Structural basis of assembly of the human TCR-CD3 complex”的研究论文，报道了利用冷冻电镜技术解析的人源T细胞受体-共受体的高分辨结构。这一工作揭示了TCR和CD3亚基在膜外侧以及膜内识别、组装成功能复合物的分子机制，从而回答了免疫领域关于T细胞受体结构的基础科学问题，而且对解析T细胞活化的分子机制具有重要的科学意义，同时也为开发基于T细胞受体的免疫疗法提供关键结构基础。

2019年9月12日，北京大学分子医学研究所所陈雷课题组在Nature杂志上发表题目为Structural insights into the mechanism of human soluble guanylate cyclase的长文，文中致谢了北京大学高性能计算平台。该工作首次解析了人源sGC在无活力状态及一氧化氮激活状态下的高分辨冷冻电镜结构，并结合突变体活力实验，提出了sGC的工作机制。

2019年以来，北京大学高性能计算校级公共平台陆续完成了“未名大数据一号”、“未名环境一号”两套集群的安装调试。硬件方面“未名大数据一号”CPU核心数达1512，GPU卡96块，理论计算能力499.6Tflops，存储容量889TB。软件方面“未名大数据一号”上部署安装了80余个公共软件，为用户提供了丰富的软件资源。硬件方面“未名环境一号”CPU核心数796，理论计算能力61.5Tflops，存储容量886TB。软件方面“未名环境一号”上部署安装了52个生物信息处理公共软件，为用户提供了丰富的软件资源。“未名大数据一号”以及“未名环境一号”总共为北京大学高性能计算校级公共平台增加核心2308个，新增561.1Tflops计算能力，新增存储容量1775TB。目前北京大学高性能计算校级公共平台提供给用户用于计算的核心数达13928，GPU卡达144块，理论计算能力1560.1Tflops提供给用户的存储容量为11424.6‬TB。所有集群上共计安装软件800余个，其中安装的公共软件为388个。

2019年“未名教学二号”完成招标采购，预计2020年正式投入运行，“未名教学二号”核心数为504，可用存储340TB，可有效满足师生日常教学课程需求。届时教学二号沿用教学一号的管理模式，供全校师生免费使用，满足学生日常学习和工作的高性能计算需求，提高学习工作效率，持续为在校师生输送能量和血液。

为普及和推广高性能计算的应用场景和应用范围，我们邀请一些高性能计算相关应用和研究人员来学校举办讲座，向学生普及高性能应用，截止目前共举办讲座8场，讲座受益群体已突破千人，学生们都踊跃互动，积极发言，大力推进了高性能计算的覆盖群众，降低高性能计算的使用门槛，推动提高我校师生的科研技术水平。

助力科研，全力以赴。为了优化平台服务结构，及时获取用户的需求与反馈，北京大学高性能平台于2019年9月推出微信公众号服务，及时推送平台最新动态，包括近期讲座、科研成果、成果奖励等等，用户可以通过留言公众号咨询平台使用过程中遇到的各种问题。至此，高性能平台的服务渠道多样化进一步扩大，电话（62751023）、邮件（hpc@pku.edu.cn）、网站（http://hpc.pku.edu.cn）、微信群及微信公众号等服务渠道，用户可以选择最便捷的方式及时反馈意见，进一步推进师生科研工作进展。