北京大学‘未名卓越一号’：鲲鹏驱动高校计算服务新范式

在数字化与科技创新浪潮中，高性能计算与人工智能的深度融合成为推动科技创新的重要支点。“AI for Science”（科学智能）为代表的新范式，正促进科研计算从传统物理驱动模型向数据与机理融合的智能范式跃迁，应用范围涵盖科学计算、气象预报、智能制造、生物医药等多个领域。根据2024年最新统计，AI for Science已占据全球高性能计算应用量的35%以上，大模型训练与科学计算的融合成为新趋势。随着国际技术竞争加剧，构建高效、稳定、创新的计算基础设施愈发重要。在此背景下，北京大学计算中心建设了“未名卓越一号”集群并于2024年11月上线运行，通过鲲鹏打造超智融合集群，为科研机构提供新一代算力支撑。

北京大学未名卓越一号国产集群历史积淀：筑牢计算基础，打造创新生态。北京大学计算中心的发展历程反映了中国高校计算服务的演进。从1963年引进首台103电子管计算机起，北大计算中心开创了高校提供计算服务的先河。此后，随着技术不断升级，从1970年代北大牵头研制的150机，到1980年代的Elxsi6400，再到2000年代性能突破万亿次的HP集群，北大计算中心一直积极探索计算服务的技术前沿。2016年，校级高性能计算公共平台成立，北大计算中心的计算服务进入跨越式发展阶段。2018年起陆续上线了“未名一号”、“未名教学一号”、“未名生科一号”、“未名教学二号”、“未名二号”，以及最近的“未名卓越一号”集群。其中，未名一号是国内首个温水水冷技术的大规模超算集群，未名二号是首个采用100G RoCE高速网的高校超算集群。在集群迭代与建设过程中，北大计算中心自主研发了SCOW算力平台系统、鹤思算力调度系统、ShadowDesk远程桌面系统等关键软件，大幅提高了集群的易用性与自主化水平。截至2024年，这一平台已支撑2400余篇被正式致谢的高水平学术论文，其中包括28篇《Nature》、8篇《Science》及160余篇Nature系列文章，覆盖数学、深度学习、大气海洋环境等学科领域，服务师生用户超8000人。

技术创新：基于鲲鹏驱动异构算力新高度。2024年11月依托北京大学鲲鹏昇腾科教创新卓越中心上线的“未名卓越一号”集群，采用“硬件层—调度层—平台层—应用层”的全栈自主设计：硬件层深度适配鲲鹏CPU与昇腾NPU，兼容openEuler操作系统；调度层以北大自研的“鹤思”算力调度系统为核心，针对高性能计算与智能计算两种负载进行精细化资源建模；平台层依托SCOW算力平台系统，实现对异构算力的统一纳管与门户服务；在应用层，以可视化或命令行的形式提供各类超算智算应用、Shadow Desk远程桌面、小蒜大模型智能体平台、大模型调度服务平台等面向不同领域和需求的应用，向科研教学场景提供一键即用的大模型训练、推理及可视化开发环境。性能验证显示，鲲鹏在17项关键科学计算软件测试中表现优异，在WRF气象模拟、OpenFOAM工业仿真等行业应用中通过开箱测试即实现与国外平台相当的兼容性与计算效率。借助HPCKit，鲲鹏平台的向量计算单元优势得到充分发挥，为材料科学、生命科学等各领域研究提供了高效算力支撑。

生态构建：推动科研范式升级。北大计算中心基于鲲鹏的实践突破了单纯“提供算力”的传统定位，构建起一条贯通教学、科研到产业应用的全链条“超智融合”生态。在教学方面，集群支撑《并行与分布式计算导论》、《数据结构与算法B》、《人工智能与计算思维》等核心课程的实践环节。集群相关配套教程和培训视频，已整体纳入鲲鹏昇腾社区在线课程体系，帮助学生快速上手鲲鹏体系的集群使用与前沿应用。科研方面，平台已吸引校内50余个课题组，累计完成逾万次计算任务，催生多项国际领先成果：与华为联合发布的DeepSeek全栈开源推理方案，依托SCOW平台在昇腾平台上实现与闭源方案媲美的推理性能；大模型调度服务平台自2025年3月上线以来，已为MedSeek医学大模型、“北大问学”智能教学平台等校内应用提供1771万次调用服务，日均16.9万次。在应用创新层面，北大推动了多项跨学科标杆项目，包括“北大问学”智能教学平台、整合基础医学、临床诊疗、公共卫生等9大医学学科体系的“厚道”医学教育大模型，整合权威医学教材的AI医学博士系统等，极大提升了科研效率与协作水平。北大计算中心：探索高校计算服务新范式。北大计算中心在其自研的SCOW平台已实现对异构算力的统一管理，目前OpenSCOW镜像下载量超过3万次，覆盖国内28个省区及新加坡、日本等多个国家，推动了高性能计算管理技术的标准化进程。而此次以鲲鹏为核心打造的超智融合平台，是探索高校计算服务新范式过程中迈出的关键一步。生态协同层面，北大计算中心形成了“硬件-软件-应用”三位一体的发展模式：与华为联合发布的测试报告为高性能集群建设提供了可复现的性能参考；高性能计算应用商店的建设计划将进一步推动计算软件的标准化分发，加速了国内算力生态的形成与完善。从1963年至今，北大计算中心的发展历程见证了中国高校计算事业的稳步进阶。北京大学SCOW鹤思超智软件解决方案和以鲲鹏为代表的新一代高性能计算平台，将持续推动科研、教学和产业的深度结合，为我国高校科研基础设施的高质量发展提供实践经验和范例。