Ažmanov računski center - ARC
Ažmanov računski center (ARC) je sodobno zasnovan center za visoko zmogljivo računanje (angl. High Performance Computing, okrajšava HPC), ki sodelavcem KI in zunanjim uporabnikom zagotavlja izvajanje simulacij in kompleksnih računskih operacij, ki so v rabi v kemijskih in sorodnih znanostih. Poimenovan je po prof. dr. Andreju Ažmanu (1937-80), nekdanjem raziskovalcu Kemijskega inštituta, ki je z vrhunskimi rezultati na področju računske kemije dosegel velik mednarodni ugled.
HPC predstavlja uporabo velikih računalniških gruč in tehnik paralelnega procesiranja za reševanje kompleksnih računskih problemov. Ta tehnologija je osredotočena na razvoj algoritmov in sistemov za paralelno procesiranje, pri čemer so pomembni tako ustrezni administrativni pristopi kot tudi tehnike paralelnega procesiranja. HPC omogoča reševanje naprednih problemov in izvajanje raziskovalnih dejavnosti z računalniškim modeliranjem, simulacijo in analizo. HPC sistemi imajo sposobnost zagotavljanja trajne učinkovitosti s hkratno uporabo več računalniških virov.
ARC je z delovanjem pričel v letu 2019 z združitvijo vseh računskih kapacitet inštituta v eni organizacijski enoti, s čemer se je pomembno nadgradila tradicija dobre računalniške opremljenosti na KI, hkrati pa se je pričel uresničevati ambiciozni načrt za vzpostavitev moderne računalniške infrastrukture, ki jo inštitut potrebuje. S kapaciteto prek 4000 procesorskih jeder in prek 50 TFLOPS računske moči je ARC eden najzmogljivejših računskih centrov v Sloveniji, z rednimi nadgradnjami in povečano vpetostjo v inštitutski ter nacionalni in mednarodni raziskovalni prostor pa se njegova vloga še utrjuje.
ARC je del infrastrukturnega programa KI in sodi med najbolj prepoznane in izkoriščene inštitutske infrastrukture. S svojo opremo in kadrom omogoča oz. podpira naslednje dejavnosti:
- Izvajanje atomističnih (kvantnih, klasičnih in večskalnih) in grobozrnatih simulacij, statističnih analiz ter kompleksnega numeričnega modeliranja z uporabo HPC pristopa.
- Podpora eksperimentalnim inštitutskim infrastrukturam – simulacije in računalniška obdelava podatkov so pogosto integralni del eksperimenta (krioelektronska mikroskopija, NMR spektroskopija).
- Prenos, obdelava in hramba velike količine raziskovalnih podatkov ter celostno upravljanje s podatki.
- Zagotavljanje odličnosti raziskav v okviru programske in projektne dejavnosti znotraj inštituta in širše.
- Podpora uporabi HPC kapacitet v izobraževalnem procesu (doktorati, magistrske in diplomske naloge); vključitev ARC v praktični del izobraževalnih programov.
- Spodbujanje interdisciplinarnosti ter sodelovanja med raznolikimi raziskovalnimi skupinami znotraj inštituta in širše.
- Podpora sodelovanju z industrijskimi partnerji.
- Sodelovanje v širših domačih in mednarodnih tokovih na področju superračunalnikov v znanosti, med drugim v nacionalni HPC povezavi SLING, nacionalnem centru HPC RIVR, evropskih HPC centrih ter evropskih HPC projektih.
- Organizacija, razvoj in implementacija programske opreme za visoko zmogljivo računanje, zlasti v povezavi z nacionalnim superračunalniškim centrom HPC RIVR.
- Razvoj specifičnih uporabniških vmesnikov, prilagojenih potrebam najrazličnejših uporabnikov; izgradnja optimalne platforme za integracijo simulacij in analize podatkov.
- Mreženje za zagotavljanje dostopa širšemu krogu uporabnikov znotraj in izven inštituta.
- Izobraževanje uporabnikov, posebej študentov, ter vključevanje in pomoč računalniško manj izkušenim uporabnikom.
Sredstva za nakup računalniške opreme v ARC zagotavljajo odseki Kemijskega inštituta s sofinanciranjem Javne agencije za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS).
Tehnične lastnosti superračunalniške gruče
ARC superračunalniška gruča sestoji iz skupno 100 vozlišč, 2616 fizičnih / 5232 logičnih procesorskih jeder, 56 grafičnih pospeševalnikov s skupno 487.424 CUDA jedri, 10.3 TB RAM, 210 TB SSD.
- 21 vozlišč AMD EPYC 7401 24-Core Processor, 64 GB RAM, 500GB SSD
- 18 vozlišč Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2660 v3 @ 2.60GHz, 64 GB RAM, 1 TB SSD
- 20 vozlišč Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2660 0 @ 2.20GHz, 64 GB RAM, 1 TB SSD
- 3 vozlišča AMD EPYC 7262 8-Core Processor, 128 GB RAM, 1 TB SSD
- 10 vozlišč AMD EPYC 7452 32-Core Processor, 128 GB RAM, 1 TB SSD
- 18 vozlišč AMD EPYC 7513 32-Core Processor, 256 GB RAM, 1 TB SSD
- 5 vozlišč s AMD EPYC 7313 16-Core Processor, 32 GB ram, 1 TB SSD ter 8 grafičnimi pospeševalniki NVIDIA A40
- 4 vozlišča s arhitekture Intel(R) Xeon(R) Silver 4110 CPU @ 2.10GHz, 32 GB RAM, 1 TB SSD ter 4 grafičnimi karticami GTX1080Ti
- Posebno vozlišče s Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v2 @ 2.60GHz
- Podatkovni strežnik kapacitete 125 TB (poln backup)
Računska vozlišča so med seboj povezana preko Ethernet in Infiniband povezav, Zunanji dostop je mogoč prek ločenega prijavnega vozlišča. Na vozliščih je nameščen operacijski sistem headnode Rocky Linux release 8.6 (Green Obsidian) z upraviteljem opravil SLURM.
Programska oprema
Na ARC je nameščena široka paleta najsodobnejše programske opreme za klasične, kvantno kemijske in multiskalne molekularne simulacije ter kemometrijsko analizo podatkov, med drugim: AMBER, Blender, CHARMM, Cuda, Discovery Studio, Quantum Espresso, Gaussian, Gnuplot, Goldsuite, Gnuoctave, Gromacs, Miniconda, Molaris, Molden, NAMD, NWChem, Ocaml, Orca, perlMol, python, Q, R, Relion, Scalapack, VASP, VMD.
Programska oprema je primerna tako za samostojne raziskave kot tudi za podporo eksperimentalnim študijam na področju kemije in sorodnih ved. Na voljo so grafična orodja za vizualizacijo in analizo rezultatov, kot tudi prevajalniki za programske jezike, v katerih je napisana izvorna koda programov. Programska oprema se redno posodablja, nadgrajuje in prilagaja potrebam uporabnikov.
Pravila za uporabo in dostop do centra
Računalniška gruča ARC je dostopna:
- vsem raziskovalcem Kemijskega inštituta;
- uporabnikom z drugih raziskovalnih organizacij v okviru sodelovanja oz. skupnih raziskav;
- drugim zunanjim uporabnikom pod pogoji, ki jih določa konzorcij slovenskih HPC centrov SLING (https://www.sling.si).