GPU 加速數據科學計算
項目背景
中國科學院長春光學精密機械與物理研究所(簡稱「長春光機所」)始建於1952年,由中科院長春光機所與中科院長春物理所於1999年整合而成,是新中國在光學領域建立的第一個研究所,主要從事發光學、應用光學、光學工程、精密機械與儀器的研發生產。在光學研究領域,長春光機所始終走在領先地位。
二十一世紀是信息科學技術高速發展的時代,光學及其技術將成為影響整個科學技術領域的關鍵技術之一。由於光子的速度比電子速度快得多,光的頻率比電磁波的頻率高得多,為提高傳輸速度和載波密度,信息的載體由電子到光子是發展的必然趨勢,它會使信息技術的發展產生新的變革。目前,信息的探測、傳輸、存儲、顯示、運算和處理已由光子和電子共同參與來完成。光通信、光存儲和光電顯示技術的興起和它們在近 20年來的飛速發展,已使人們認識到光電子學技術的重要性和它廣闊的發展前景,並且成為光電子領域的支柱產業, 而光子學及其光信息科學技術則初露鋒芒,其優越性已取得廣泛共識。
核心需求
在進行光學研究的過程中,長春光機所基於已有的光學軟體和結合迭代演算法、優化演算法及兩者相結合的雜化演算法,在應用MATLAB等軟體所搭建的高科技計算環境中模擬高等光學的一系列理論模型,通過這些模擬過程和結果能夠進一步加深對光波導和激光的理解和應用。
光學模擬實驗中,用光學軟體進行全三維數值模擬時,需要處理巨大的數據量,模擬計算時間較長,如果能對模擬軟體進行優化,提高計算速度,則大大有利於設計師進行快速設計,對進一步縮短設計周期,提高設計效率起到非常重要的作用。基於這樣的實驗需求,光機所向高性能計算IT供應商諮詢能夠運行光學軟體和演算法的高性能計算硬體設備。
解決方案
經過多番的技術論證,AMAX提供高性能計算伺服器PSC-HB1X(機塔互轉型)解決方案,完美匹配了光機所的應用需求。
AMAX高性能計算伺服器PSC-HB1X(機塔互轉型)特性包括:
解決方案中的應用軟體還包括:
Diffract光學模擬模擬軟體
由美國MM Research公司開發的光學系統模擬軟體,在處理波動光學問題時有無與倫比的優勢。開發者M. Mansuripur是美國Arizona大學光學中心教授,開發者的博士導師是赫赫有名的Joseph W. Goodman教授。
一套能進行常規光學分析、設計照明系統、分析輻射度和亮度的軟體。它是第一套以符合工業標準的ACIS(固體模型繪圖軟體)為核心所發展出來的光學軟體,是一個結合真實固體模型、強大光學分析功能、信息轉換能力強及易上手的使用界面的模擬軟體,它可將真實立體模型集光學分析緊密結合起來,其繪圖界面非常地簡單易學。
MATLAB
MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟體,用於演算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和互動式環境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。
總結
AMAX高性能計算伺服器為光學計算系統提供了更為高效的計算性能,4片GPU計算卡的配置更便於業務需求的彈性擴展,很好地滿足了光機所的模擬需求,為後續擴展規模和配置升級打下了良好的基礎。