高校智慧教育智算中心解决方案【45页PPT】

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  校内教学科研现存多重发展瓶颈：论文投稿、课题攻坚阶段短期算力缺口暴增；公开数据集分散、海量数据本地存储困难；不同算法框架模型部署流程繁琐；本地开发环境无法支撑师生多人协同研发；各学院分散采购硬件，设备利用率偏低、运维成本居高不下；生命科学、材料化学、气象仿真等学科对大内存胖节点、高速 RDMA 网络存在刚性需求。对比传统自建机房，校级专属智算云具备投入低、扩容快、运维集约等优势，是破解算力供需矛盾的最优方案。

本智算中心依托公有云原生底座，采用基建 - 硬件 - 软件 - 安全四层一体化架构，融合 AI 智算集群、HPC 超算集群、通用云计算集群三大算力单元，配套高速存储、RDMA 高速网络、统一云管运维平台，实现算、网、存协同调度，兼顾教学实训、科研创新、学科仿真全场景算力供给。

1. 1、硬件算力分层部署
   构建三级异构算力集群：训练节点搭载昇腾 910B 芯片，提供 51200TOPS 算力，承载千亿参数大模型训练；推理节点部署寒武纪 MLU370，满足课堂 AI 实训、实时数据分析；参数服务器采用海光 DCU 国产处理器，保障分布式训练参数同步。集群通过 200G RoCE v2 高速网络互联，延迟控制至 5μs 以内，适配分子动力学、CAE 仿真等高并行计算场景。
2. 2、三级分层存储体系
   搭建热、温、冷分级存储架构，热层部署 1PB NVMe 全闪存，承载训练数据集与模型快照，实现 2000 万 IOPS 读写；温层配置 5PB 分布式并行存储，存储历史实验影像、学科监测数据；冷层配置 10PB 对象存储，用于十年期科研数据归档，兼顾性能与建设成本，适配基因测序、气象模拟海量数据存储需求。
3. 3、全域高速网络架构
   划分三大网络平面：参数面采用迈络思 200G RoCE 交换机支撑模型并行训练；数据面通过 RDMA 网关实现 100GB/s 存储读写；边缘接入采用 5G + 工业 WiFi，完成实验室终端、采集设备数据回传。同时搭建 SDN 虚拟网络，实现多租户隔离、弹性带宽调度，区分教学、科研、管理业务流量。
4. 4、统一软件管理平台
   集成 AI 开发平台、HPC 调度系统、统一运营门户，预置 PyTorch、TensorFlow、MindSpore 等国产与主流深度学习框架，内置 Jupyter、VSCode 在线开发环境。平台具备作业调度、配额管控、计费统计、全链路监控能力，支持分钟级业务部署、算力弹性伸缩，替代传统按月交付的自建模式，降低运维人力投入。

方案全面落实信创与等保三级规范，构建四层安全防护：物理层面机房符合 A 级数据中心标准，独立园区部署；系统层面搭载麒麟国产操作系统，完成昇腾、海光硬件全适配；数据层面采用国密 SM4 加密，落实数据分级管控、训练数据溯源与模型水印防篡改机制；网络层面部署分布式防火墙、访问权限分级审计，全程记录算力操作日志，规避科研数据泄露、模型非法复用风险。所有硬件、中间件优先选用国产产品，实现核心技术自主可控，适配高校科研合规与国产化教学实训要求。

• 学科科研创新支撑
  覆盖生命科学基因测序、材料化学分子仿真、气象环境模拟、工业 CAE 碰撞仿真、天文物理建模等领域，提供胖节点大内存、高并行异构算力，支撑顶会论文、国家级重大课题研究，弥补校内算力资源不足短板。
• 智慧教学实训赋能
  面向人工智能、大数据、智能制造专业，搭建统一实训算力池，学生无需自备高端显卡即可在线完成模型训练、图像渲染、三维建模；教师依托平台搭建标准化 AI 实验环境，一键分发、批量回收实训任务，简化教学环境部署流程。
• 全校算力集约运营
  替代各学院分散采购硬件，实现算力资源全校共享、按需付费，大幅降低一次性硬件投入；统一运维平台集中监控机房能耗、硬件故障，故障修复时长控制在 30 分钟内，算力资源利用率提升 60% 以上。
• 产教融合开放共享
  面向校企合作项目开放算力资源，承接企业仿真、算法研发需求，打通校内科研与产业应用通道，助力高水平专业、双一流学科建设，落实产教融合、职普融通政策要求。

写到最后！

本智算中心以政策导向为依托，精准解决高校算力短缺、建设分散、运维复杂、数据流转低效核心痛点，通过分层算力、三级存储、高速互联、国产化安全一体化架构，打造集科研攻坚、教学实训、学科仿真、开放共享于一体的校级算力枢纽。平台兼顾短期教学需求与长期重大科研创新，以云服务轻量化模式降低建设门槛，全面释放数据与算力价值，为高校数字化转型、高质量人才培养提供坚实数智底座。