“制冷”超级计算机，他们竟然用温水

　　联想目前以117套超算系统的份额，成为全球最大超算平台提供商。而这比其当初目标——2020年拿到全球第一提前了两年。其中，联想的第三代温水水冷技术居功至伟，那么，什么是温水水冷技术？第三代温水水冷技术相比前两代又有何改进呢？

　　降温速度对超算设备来说至关重要

　　一般来讲，个人电脑无法处理大资料量的高速运算，而高性能计算机群却可以胜任。虽然它的基本组件与个人电脑的概念无太大差异，但其规格与性能则强大许多，现有的超级计算机运算速度快到可达每秒一兆（万亿）次以上。

　　每年全球会把全世界计算最快的计算机排个名，一共排500个，在此角逐中，以往大多是学术研究机构位居前茅，而这次联想作为中国企业反超惠普，获得第一的成绩并非偶然。

　　目前，世界各国如同百舸争流都在冲击E级计算（百亿亿次），可以说，每隔10年HPC峰值性能会提升1000倍，而随着运算速度的不断改善会产生大量热量，若不能迅速降温可能导致机器毁于一旦，产生不可挽回的损失。由此，确保超算设备始终在一定的温度至关重要。

　　针对这一问题，今年8月底，联想推出第三代温水水冷解决方案“海神”系统。联想集团副总裁、高性能计算及人工智能事业部总经理马杜·马塔指出：“第三代温水水冷技术，包括Direct-to-Node温水水冷技术、后门热交换器、以及由空气和液体冷却组成的混合冷却技术，可让数据中心的能效运营效率提高50%，有效保障超算的低功耗、高效率大规模应用。”

　　新一代温水水冷技术降耗提速

　　为什么用水为超级计算机“制冷”？“水有巨大的比热容，所以同样的温度变化和同样质量时，水吸收或释放的热量最多，而且水的黏度较小，输送时阻力也小，无毒也没腐蚀性，作为‘制冷’介质比较理想。”联想数据中心业务集团中国区方案营销总监李炜说。

　　普通人可能觉得降温用冷水岂不更好，为何反而要用温水为超级计算机“制冷”？计算机工作时需要一个稳定的温度才能高效运转，以前用冷水为计算机降温，需要制冷机消耗电脑能量，不能最大化提高计算机性能。而用了温水降温，不会出现温差较大情况，更易保持计算机性能稳定，多余热能还能再利用，反而会让计算机更高效运转。“我们所用的是常温水，温度在18—50℃，降温过程无需在节点提供冷冻水，这样就不用制冷机消耗电能，大大节约电力消耗；用温水如50℃水进入，出来后水温升高10℃，这些热水会被用于加热建筑和设施、为办公室供暖，达到更加经济高效的结果。而第三代温水水冷技术与之前相比，制冷效率更高，能够保持计算机性能稳定，还可提高运算性能，使计算速度提升3%—5%。”联想HPC高级架构师张莫穷进一步解释说。

　　针对第三代温水水冷技术与第二代之间的区别，张莫穷介绍说，高性能计算机每一代之间都会有一定细微的差异，比较而言，在性能上，第二代的水冷技术中的水温相对低些，但达不到让计算机高效运转，而第三代在水冷技术方面，通过“海神”冷却解决方案有了新的进步，水温有所提高，达到相对比较经济的温度，不仅降耗，还能提高运算速度。

　　在联想全球超算峰会现场展厅展示了可为HPC降温的联想水冷系统，科技日报记者在现场看到，经过特殊处理的温水在铜制冷却管内循环流动，通过服务器进口直接给处理器、内存、I/O卡等重要部件实现冷却。“在现实中应用发现，自然水冷系统替代了传统的风扇系统噪声变小。”李炜补充道。

　　据统计，在全国68所985高校中，有49所高校正采用联想全面的HPC和AI解决方案来进行科研研究。其中，北京大学高性能计算校级公共平台——“未名一号”，采用的联想深腾X8800超级计算机系统是中国首个45℃温水水冷的超算中心，提供HPC集群计算力高达1000万亿次/秒，可节省50%制冷散热成本，每年将节省60万度电。

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　　世界第一台温水水冷超级计算机

　　2010年7月，IBM展示了首款温水水冷超级计算机Aquasar。该超级计算机是IBM为苏黎士瑞士联邦技术研究院设计的计算机。水冷技术的发展也由此翻开了新的篇章。在当时，这款超级计算机相比同样配置的风冷超级计算机可减少40%的能耗。而且余热还可以被用于整个大学建筑物的供暖，Aquasar的碳排放也因此减少了85%。

　　在此计算机发明之前，过去水被用于冷却大型机或者其他一些较大的计算机系统时，需要保持在一个低温状态，而冷却Aquasar系统的水却是温暖的，大约在华氏140度左右（相当于摄氏60度左右）。这套水冷系统得以运行要归功于其一个非常重要的特性，即只要水温低于最高温度华氏185度（85℃）就可以做冷却处理，而当水温达到华氏149度（65℃）时，水会被自动引出并且用于主机所在的大楼取暖。（科技日报记者 华 凌）