行业资讯丨智能超算加快了学术和工业用户的HPC工作

从历史上看，HPC社区是通过命令行界面完成其工作的，以输入系统命令并遍历文件或目录以及运行程序。为了促进更多地利用其大量的计算资源，俄亥俄州超级计算机中心（OSC）开发了OnDemand，这是一个可访问的Web界面，任何具有OSC访问权限的人都可以登录并使用其中一个OSC超级计算机集群。在国家科学基金会（NSF）的资助下，OSC创建了一个名为Open OnDemand（OOD）的开源版本，该版本允许研究机构和大学运行自己的OnDemand实例。此外，OSC为商业客户创建了一个特殊的OnDemand门户，称为AweSim OnDemand。

OSC具有强大的共享基础架构，可满足学术界和工业研究界的计算需求。

OSC的OnDemand高性能计算环境包括基于Intel Xeon处理器的集群。OSC的最新系统Pitzer是戴尔构建的基于Intel Xeon处理器的集群。当学生和客户登录OSC OnDemand时，他们可以访问一台超级计算机，该超级计算机能够运行具有高级处理功能的大型工作负载，而这些功能通常不适用于自己计算机上的所有用户。在OSC群集上运行可加快数据分析过程中的洞察时间，并降低数据处理过程中的每TB成本。AweSim的一位用户，NASCAR，使用TotalSim开发的工作流程来进行赛车的仿真。

OSC战略计划主管Alan Chalker博士说：“ OSC OnDemand的灵感来自两方面：每种其他技术都开发了基于Web的用户界面，因此最终用户可以轻松地与该技术进行交互。HPC中缺少Web界面导致人们认为HPC工作在易用性方面落后。科学家和工程师宁愿花时间发展自己的学科，也不愿学习HPC。许多学生一直使用基于Web的图形用户界面（GUI），对花时间学习文件系统，目录和命令行条目不感兴趣。开发易于使用的基于Web的界面正在降低准入门槛，以便学生，商业客户和政府研究人员可以访问OSC超级计算机集群系统。”

向商业客户提供HPC建模和仿真

在台式计算机上使用通用计算机辅助设计（CAD）或计算机辅助工程（CAE）软件的设计人员和工程师通常会遇到无法在这些系统上有效执行的建模和仿真方面的限制。OSC意识到对OnDemand的访问将为商业工程和设计公司提供增强的功能和处理速度，并允许更快地创建更详细的模型。

OSC与建模和仿真（M＆S）专家合作，使用M＆S即服务创建AweSim。该计划为中小型制造商（SMM）提供模拟驱动的设计，以增强创新能力并增强经济竞争力。

俄亥俄州超级计算机中心的业务发展经理Chase Eyster表示：“目前有六个在多物理场，有限元分析，结构/焊接工程和计算流体力学（CFD）方面具有专业知识的商业工程服务提供商（ESP）学术研究，政府非营利组织以及其他商业用户中的各种AweSim客户。我们觉得我们有很深的基础可以寻求帮助，以帮助HPC用户。”

TotalSim US的高管Ray Leto和Naethan Eagles是该提供商组的一部分。Eyster表示：“ TotalSim是OSC OnDemand的最大用户之一，是CFD方面的专家，Leto和Eagles在OSC系统上做了大量工作，解决了技术问题，并创建了供客户使用的建模和仿真工作流。”

NASCAR：使用模拟对赛车进行建模和测试

NASCAR研究与开发与TotalSim合作，后者专门为NASCAR开发了计算流体动力学（CFD）工作流和脚本。NASCAR技术团队的成员登录OSC AweSim OnDemand门户，以使用TotalSim工作流程运行其计算流体动力学（CFD）模拟。

NASCAR在许多项目中使用通过OnDemand运行的CFD模拟。例如，NASCAR正在开发将于2022年面世的下一代汽车，该汽车是在OpenFOAM开源软件中以空气动力学方式开发的。NASCAR将CFD用于难以测试的事情，包括在赛道上以不同的配置一起运行多辆汽车，测试升空以及开发新的安全装置。NASCAR发现CFD模拟与风洞中的实际汽车之间存在很强的相关性。NASCAR根据风洞中的工作得出最终结论，但是大多数前期工作是基于CFD计算机模拟的。

NASCAR使用ANSA预处理程序来本地准备计算中使用的几何和网格。该信息通过OnDemand上传到OSC。TotalSim开发了基于Web的工具，可显示NASCAR图像和文件，并减少了下载文件的需要。在大量开发时，NASCAR每天可以运行多达50个单独的CFD案例，因此拥有基于Web的工具，可以在集群上快速查看结果和图像，从而节省了数据传输时间。

NASCAR的空气动力学，模拟和设计高级总监Eric Jacuzzi博士说：“在OSC的超级计算集群上运行，使我们可以运行更多的模拟案例，更快地运行它们，并节省计算机作业的处理时间。我们最初每月运行大约50个案例，存储容量为1 TB，但是现在我们可以使用15TB存储空间每月运行250个CFD模拟。

在OSC Owens集群上运行，为NASCAR提供了2,000个Intel Xeon可扩展处理内核。单车CFD模拟运行需要6或7个小时才能运行。用相对位置彼此不同的多辆汽车进行的模拟需要12-15个小时。这些多辆汽车在不同位置上的模拟被组合到地图中，从而深入了解每辆汽车对彼此施加的空气动力学影响。典型的地图大约是40种不同的车辆位置，需要2.5天才能完成。

“每次运行中的数据量都得到了巨大的增长，比过去进行的运行大了大约100％。如果不使用OSC的超级计算机集群，将无法运行这些CFD模拟。在OSC集群上运行CFD模拟是NASCAR处于测试和开发汽车技术前沿的一种经济有效的方式，而我们否则无法承受。” Jacuzzi说。

OSC超级计算机集群和按需架构

所有OSC超级计算机集群均使用英特尔®至强®处理器，该处理器可提供高性能，高级可靠性和针对特定工作负载进行了优化的硬件增强的安全性。此外，集群还具有GPU，互连，巨大的内存节点和共享数据存储。OSC集群体系结构能够处理最苛刻的HPC建模和仿真工作。

OSC的最新系统Pitzer是Dell构建的群集，它利用Intel Xeon Gold和Platinum处理器以及Nvidia V100 GPU

OOD为系统管理员提供了对HPC资源的易于安装的Web访问，从而可以直观地访问超级计算。工具包括作业管理和监视应用程序以及图形桌面环境以及包括RStudio服务器，Jupyter Notebook，Matlab，Abaqus / CAE和其他工具的桌面应用程序。

可以将OnDemand实例安装在其他超级计算机中心，机构或研究中心，而无需连接OSC超级计算机。

许多全球机构都使用OnDemand，Open OnDemand和AweSim OnDemand。截至2019年，OnDemand已在美国136个地点和70个国际地点使用。OnDemand已在主要大学，国家实验室，医院和商业行业中使用。

Chalker渴望Open OnDemand，“我们希望它将成为访问HPC建模和仿真资源的默认界面，以降低学习曲线并扩大用户基础。该NSF极限数字（XSEDE）项目领导先后作出按需提供给用户XSEDE的愿景。单一的前端XSEDE登录到OnDemand，将允许用户在XSEDE系统上的任何超级计算机上运行OnDemand。”