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瑞士计算能力的演变
位于瑞士卢加诺的瑞士国家超级计算中心(Centro svizero di Calcolo Scientifico, CSCS)于1991年9月30日开始运行。直到2012年，它的总部都设在提契诺的曼诺。CSCS主要使用NEC、IBM和Cray的超级计算机。来自25个国家的120人在该中心工作。我在2021年6月9日参观了将在2021年迎来30岁生日的该中心。
CSCS是一个非常现代化、令人印象深刻和创新的服务中心。它建立在1948年苏黎世联邦理工学院应用数学研究所成立的基础上。这是瑞士计算机科学的开端。从1950年到1955年，ETH租用了Zuse的Z4中继机。在此期间，瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology)与当时位于伯尔尼的哈斯勒股份公司(Hasler AG，现在的Ascom)合作生产了Ermeth真空管计算机。这是第一台瑞士电脑。它在苏黎世一直运营到1963年。接下来的电脑是CDC的机器(来自控制数据公司)。详细信息可在:
- Herbert Bruderer:《模拟和数字计算的里程碑》，施普林格Nature Switzerland AG, Cham, 2020年第3版，2卷，2113页，715张插图，151张表，https://www.springer.com/de/book/9783030409739
- 赫伯特·布鲁德勒:Meilensteine der Rechentechnik, De Gruyter Oldenbourg，柏林/波士顿，3。Auflage 2020, Band 1 970 Seiten, 577 Abbildungen, 114 Tabellen，https://www.degruyter.com/view/title/567028?rskey=xoRERF&result=7
- 赫伯特·布鲁德勒:Meilensteine der Rechentechnik, De Gruyter Oldenbourg，柏林/波士顿，3。Auflage 2020, Band 2, 1055 Seiten, 138 Abbildungen, 37 Tabellen，https://www.degruyter.com/view/title/567221?rskey=A8Y4Gb&result=4。
苏黎世ETH和CSCS计算能力的演变
一个美丽的教育展览展示了在苏黎世理工学院和CSCS的计算能力的发展。天气预报越来越准确(见图1-3)。
旗舰店
以下概述显示了CSCS的旗舰(见图4)。
2018年，以Graubünden州Ofenpass附近的一座山命名的“Piz Daint”是欧洲最强大的超级计算机(见图5)。
2020年，CSCS开始安装超级计算机“Piz Daint”的接班人。它被称为“阿尔卑斯”。它将于2022/2023年完工。因为这台机器还没有完全研制好，所以要花很多时间。
有关超级计算机的概述，请参见表1。
表1:计算系统概述
| 的名字 | 模型 | 安装/升级 | TFlops |
| 这款挑刺 | 克雷XC50 /克雷XC40 | 2012/ 13 /16 /17 | 27 154 + 2 193 |
| 格兰Tave | 克雷X40 | 2017 | 437 |
| Tsa / Arolla | 克雷CS-Storm 500 | 2020 | 1 126 |
| 阿尔卑斯山脉 | HPE克雷交货 | 2020 | 719年4 |
资料来源:《2020年度报告》，瑞士国家超级计算中心，卢加诺，2021年
2020年用户实验室的用途是什么?
主要研究领域为化学与材料(39%)，物理学(24%)，生命科学(15%)，地球与环境科学(12%)，力学与工程(8%)。实验室主要被以下机构使用:苏黎世联邦理工学院(21%)，洛桑EPF(16%)，苏黎世大学(13%)，以及国际用户(28%)。
以下描述大部分摘自CSCS瑞士国家超级计算中心网站(含图6-15):
“瑞士国家超级计算中心成立于1991年，CSCS开发并提供解决科学和/或社会重要问题所需的关键超级计算能力。该中心拥有一个科学的用户实验室，通过透明的、同行评议的分配过程，为国内外研究人员提供了世界级的研究。CSCS的资源向学术界开放，也向工业界和商界的用户开放。该中心由苏黎世联邦理工学院运营，位于卢加诺，在苏黎世还有其他办公室。”
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
“CSCS开发和运行尖端的高性能计算系统，作为瑞士研究人员的基本服务设施。这些计算系统被科学家用于各种各样的目的——从高分辨率的模拟到复杂数据的分析。”
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
“模拟被认为是科学的第三支柱，与理论和实验并列，来自越来越多学科的科学家正在使用高性能计算模拟进行研究。例如，超级计算机被用来模拟具有迄今为止未知性质的新材料。没有它们，气候模拟和天气预报就不可能实现。在社会科学中，模拟可以通过预测人们的行为来帮助预防大规模恐慌。在医学上，计算机模拟辅助诊断有助于改善治疗方法。此外，它们还有助于对可能引发的地震和海啸等自然灾害进行风险评估。”
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
“CSCS在支持科学数据的处理、分析和存储方面有着良好的记录，并正在大力投资于新的工具和计算系统，以支持数据科学应用。十多年来，CSCS一直参与分析由欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)等科学仪器产生的pb级数据。支持科学家从结构化和非结构化数据中提取知识是CSCS的关键优先事项。”
CSCS代表瑞士联邦运营一个用户实验室(Overview | CSCS)，瑞士的研究人员可以在使用点申请免费的计算资源。由独立专家组成的透明审查程序确保所有值得的项目都能获得实现其目标所需的计算资源。”
瑞士科学家、研究机构和有自己资金的项目可以作为合同伙伴访问CSCS的计算资源。所提供的环境可以与用户实验室共享，也可以根据特定的需求部署专用的解决方案。”
“CSCS为合同伙伴(合同伙伴| CSCS)提供的服务包括分析来自欧洲核子研究中心大型强子对撞机(LHC)的数据，为保罗舍勒研究所存档来自SwissFEL的x射线激光数据，以及为MeteoSwiss的数值天气预报提供计算资源。”有关协作，请参见协作| CSCS。
电脑的概述
“CSCS提供超级计算机和专业知识，帮助瑞士科学保持在世界发展的前沿。超级计算机是当今发明者的工具。有了它们，研究人员可以证明仅靠理论和实验永远不可能实现的科学。”
“该中心运行着最新的超级计算机，并与世界领先的计算中心和硬件制造商合作。这使得该中心成为瑞士计算研究创新的驱动力:最新的计算机架构有助于确保用户的代码快速运行，这样他们就可以更专注于他们的科学结果。”
从卢加诺湖抽水来冷却电脑。
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
“CSCS拥有各种各样的超级计算机，这些超级计算机专门用于国家和定制服务。超级计算机在2000平方米的机房里，没有单一的支柱，也没有任何隔断;这一切都是为了尽量减少未来超级计算机安装和操作的限制。”详细信息请参见概述| CSCS。
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
资料来源:瑞士卢加诺CSCS
我请CSCS副主任Michele De Lorenzi博士回答以下问题:
您的中心存储了大量的数据。磁盘和磁带的使用寿命短。如何确保您的数据在20年、50年或100年后仍然可读?
从历史上看，在CSCS，我们只负责在项目的生命周期内存储数据。在项目结束时，数据会被传回科学家的总部。然后，科学家负责确保数据的保存:存储，并确保它在很长一段时间内仍然可读，通过使用例如开放格式，或存储数据时带有如何解释和分析数据的说明。事实上，在CSCS，我们也认识到为长期存储提供基本服务的关键重要性。2021年，我们推出了一项服务，使科学家能够存储和访问他们的数据，期限为10年。
贵中心近年来是否经常成为黑客攻击的目标?你如何在他们面前保护自己?
任何公司都是目标，没有哪一周数据泄露事件不成为头条新闻。正确识别威胁并充分管理It系统上的风险是至关重要的。这有助于我们确定适当的保护措施。在2020年，我们与几乎所有欧洲中心和世界各地的几个中心一起遭受了协同攻击，但经过广泛的分析，我们能够得出结论，没有数据被盗，只有证书，没有数据被破坏。我们的安全团队迅速阻止了攻击，我们实施了额外的安全措施，在一周内我们能够向用户重新开放系统。
CSCS已经在研究量子计算机了吗?
尽管这是一项非常有趣的研究，但目前CSCS并没有参与量子计算。我们距离拥有通用量子计算机还有很长的路要走，目前我们的重点是建立一个研究基础设施，将传统的高性能计算(HPC)和类似云的服务结合起来，以应对新的和更苛刻的科学挑战，这将能够处理大量的数据。
由于强大的计算机和大量数据，人工智能已经取得了相当大的进步。统计和破坏环境的方法难道不会走入死胡同吗?毕竟，一个孩子不需要1000张照片就能认出一只猫。
我们的角色是为来自不同科学学科的科学家提供一个使用高性能计算进行科学研究的环境。我们今天看到的是，人工智能正被成功地用于支持不同科学领域的科学发现，如天体物理学、气候学或流体动力学。在设计“Piz Daint”时，我们决定在传统CPU之外使用图形处理单元(GPU)来支持计算任务。gpu也非常适合支持AI算法，所以我们的用户在使用我们的系统时具有很大的优势。我们计划在“Alps”中也使用类似的技术。
退役的计算机怎么办?它们能在其他地方重复使用吗?
只要有可能，我们的硬件就会被重复使用或至少回收。通常这些硬件会被供应商收回，在某些情况下还可以捐赠。这对于每一个硬件来说都是不同的。
计算机产生的热能能在什么地方使用吗?
当然!我们的中心与卢加诺市有合作协议，我们的超级计算机产生的热量已经被用于为该市的不同建筑供暖，比如Università della Svizzera italiana的新校区。
参考文献
位于瑞士卢加诺的瑞士国家超级计算中心瑞士国家超级计算中心
2020年度报告，瑞士国家超级计算中心，卢加诺，2021年
确认
非常感谢Michele De Lorenzi的热情款待!
赫伯特Bruderer是苏黎世联邦理工学院计算机科学教学的退休讲师。最近，他成为了一名技术历史学家。herbert.bruderer@bluewin bruderer@retired.ethz.ch。
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