<北京超級(jí)云計(jì)算中心 十周年案例展示 >

2011-2021，北京超級(jí)云計(jì)算中心成立十周年，這也是中國(guó)超算突飛猛進(jìn)的十年。

“云聚十載?智算未來(lái)”我們誠(chéng)邀10萬(wàn)+科研工作者共同見(jiàn)證這十年的發(fā)展和成果。

南海位于中國(guó)大陸的南方，屬于太平洋西部海域，南北縱跨約2000公里，東西橫越約1000公里，總海域面積達(dá)350萬(wàn)平方公里，為中國(guó)近海中面積最大、水最深的海區(qū)。

南海擁有豐富的海洋油氣礦產(chǎn)、海洋能、漁業(yè)等自然資源，自古以來(lái)，一直為周邊國(guó)家的發(fā)展提供源源不斷的自然資源，但是人們對(duì)于南海的認(rèn)知和探索卻才剛剛起步。

南海被周邊俯沖帶包圍，西邊的蘇門(mén)達(dá)臘俯沖帶，南邊的爪哇俯沖帶，東邊的菲律賓與馬尼拉俯沖帶。這些俯沖帶不僅地震頻發(fā)，造成巨大生命與財(cái)產(chǎn)損失，還將大量表層物質(zhì)輸送到地球內(nèi)部。然而南海與周邊俯沖帶的演化關(guān)系一直是模糊不清的。

近幾年的地球物理與地球化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，南部北部上地幔存在廣泛的低地震波速異常區(qū)，大陸裂解期間與海盆停止擴(kuò)張后的巖漿作用非常強(qiáng)烈，南海海盆鉆探發(fā)現(xiàn)與俯沖相關(guān)的循環(huán)洋殼組分的地球化學(xué)證據(jù)，但周?chē)_帶的物質(zhì)如何進(jìn)入到南海海盆中的？這些問(wèn)題都需要利用高精度的三維地球動(dòng)力學(xué)模擬研究來(lái)驗(yàn)證，然而由于三維模擬平臺(tái)與超級(jí)計(jì)算資源的匱乏，前人均未開(kāi)展相關(guān)研究。

北京超級(jí)云計(jì)算中心由中國(guó)科學(xué)院和北京市政府共建，依托中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心建設(shè)。在2020年中國(guó)HPC?TOP100榜單中，北京超級(jí)云計(jì)算中心A分區(qū)榮獲中國(guó)超算TOP3，通用CPU算力第一。截止2021年7月，CPU總算力超20PFlops，CPU總核心數(shù)超50萬(wàn)核，服務(wù)用戶(hù)超100000 +，有效的幫助國(guó)內(nèi)科研用戶(hù)降低成本，增效提速。

此次研究中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究的科研團(tuán)隊(duì)首先利用板塊重構(gòu)軟件GPlates計(jì)算50 Ma以來(lái)全球板塊的運(yùn)動(dòng)速度。其次，以該板塊運(yùn)動(dòng)速度作為三維球諧模型的表面速度邊界，核幔邊界設(shè)置為自由滑動(dòng)，借助三維地幔動(dòng)力學(xué)模擬軟件ASPECT，建立全球三維網(wǎng)格模型，每個(gè)模型超過(guò)五千萬(wàn)個(gè)三維格點(diǎn)。在物質(zhì)與能量守恒的基礎(chǔ)上，構(gòu)建在全球框架下南海及周邊俯沖系統(tǒng)的三維動(dòng)力學(xué)演化模型，模擬隨時(shí)間演化的地幔溫度、粘度等地球物理參數(shù)。

針對(duì)北京超級(jí)云計(jì)算中心在此次研究中的表現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所副研究員周志遠(yuǎn)表示，利用北京超級(jí)云計(jì)算中心的超算節(jié)點(diǎn)，基于改進(jìn)后的ASPECT三維模擬平臺(tái)，使用高達(dá)2000多個(gè)CPU核心，計(jì)算了全球三維地?？蚣芟碌臇|南亞環(huán)形俯沖系統(tǒng)演化模型。相較于普通的小型計(jì)算集群，該北京超級(jí)云計(jì)算中心的計(jì)算節(jié)點(diǎn)具有單節(jié)點(diǎn)CPU核心數(shù)量多、內(nèi)存大、穩(wěn)定性高的顯著優(yōu)勢(shì)，大大減少了多節(jié)點(diǎn)之間的傳輸損耗，極大提高了計(jì)算效率。

中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所林間特聘研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用北京超級(jí)云計(jì)算中心的集群，首次模擬了南海與周邊俯沖系統(tǒng)的三維地幔演化過(guò)程。該研究將傳統(tǒng)上分別研究的地球表面板塊運(yùn)動(dòng)與地球內(nèi)部地幔對(duì)流耦合在一起模擬，建立了迄今為止最精細(xì)的南海及周邊環(huán)形俯沖系統(tǒng)的三維地幔演化模型，填補(bǔ)了東南亞環(huán)形俯沖系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的空白。該研究發(fā)現(xiàn)，南海下至少有兩種地幔上涌方式，既有由板塊擴(kuò)張引發(fā)的淺部（<200 km）地幔上涌，又有由南海周邊俯沖板塊下沉誘發(fā)的深部（600 km或更深）更大規(guī)模的區(qū)域性地幔上涌（下圖）。此外，該研究還追蹤了南海板塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中淺層地幔的演化過(guò)程。這項(xiàng)工作為解釋南海及周邊在不同時(shí)期有大量巖漿活動(dòng)提出了新思路。

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30個(gè)百萬(wàn)年以來(lái)東南亞環(huán)形俯沖系統(tǒng)的地幔上涌速度（Lin et al., 2019）

相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《National Science Review》（影響因子：16.693）原文鏈接：https://academic.oup.com/nsr/article/6/5/877/5555739

中科院南海海洋研究所副研究員周志遠(yuǎn)

長(zhǎng)期從事海洋地球物理研究，擅長(zhǎng)使用計(jì)算地球動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬方法解決前沿地質(zhì)科學(xué)問(wèn)題，熟練掌握ASPECT、FLAC、COMSOL、Coulomb等先進(jìn)的三維地球動(dòng)力學(xué)模擬與超級(jí)計(jì)算平臺(tái)技術(shù)。在Geophysical Research Letters、National Science Review、Journal of Geophysical Research、Earth-Science Reviews、Tectonophysics、Geophysical Journal International、International Geology Review、Terra Nova等國(guó)際知名學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文近30篇。主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、青年基金、廣東省基金面上項(xiàng)目等，參與國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、中科院國(guó)際伙伴計(jì)劃項(xiàng)目、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）專(zhuān)項(xiàng)等十多個(gè)項(xiàng)目。

北京超級(jí)云計(jì)算中心

北京超級(jí)云計(jì)算中心成立于2011年11月1日，由中國(guó)科學(xué)院和北京市政府共建，依托中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心建設(shè)，運(yùn)營(yíng)主體為北京北龍超級(jí)云計(jì)算有限責(zé)任公司。在2020年中國(guó)HPC TOP100榜單中，北京超級(jí)云計(jì)算中心A分區(qū)以L(fǎng)inpack測(cè)試性能3.74PFlops，榮獲2020 HPC TOP100榜單中國(guó)超算TOP3，通用CPU算力第一。

北京超級(jí)云計(jì)算中心以立足北京、輻射全國(guó)、構(gòu)建國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流的信息化基礎(chǔ)設(shè)施及公共服務(wù)平臺(tái)為總目標(biāo)，面向科學(xué)計(jì)算、工業(yè)仿真、氣象海洋、新能源、生物醫(yī)藥、人工智能等重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，隨需提供超級(jí)云計(jì)算服務(wù)，支撐全北京市的產(chǎn)業(yè)升級(jí)與科技創(chuàng)新，助力國(guó)家科技發(fā)展。