作者：李向景在基因编码组成的世界里，每一次疫情的爆发都像一个谜题，等待着科学家利用最新的科技工具来破解。位于加拿大安大略省汉密尔顿的麦克马斯特大学处于这场全球生物安全斗争的最前沿，通过基因组学的力量为人类社会提供前所未有的见解和解决方案。随着基因测序技术成本大幅下降，数据量爆发式增长已成为常态。英特尔至强可扩展处理器不仅提供强大的计算能力，还能促进研究人员对遗传数据的深入理解和分析。麦克马斯特大学的科研团队使用配备第三代Intel Xeon 可扩展处理器的HPE Superdome Flex 服务器，将病毒基因组测序速度提高了十倍。这一进展不仅加速了变种的识别，而且加深了对病毒如何工作、传播和控制的理解。
如今的新一代产品——第五代英特尔至强可扩展处理器提高了每个内核的性能，可以帮助企业满足更严格的部署要求。与第三代英特尔至强可扩展处理器相比，第五代英特尔至强可扩展处理器通用计算性能提升84%，AI训练和推理性能提升高达14倍。使用英特尔加速引擎时的改进可以使平均每瓦性能比提高10倍。第五代英特尔 至强 处理器是英特尔迄今为止最具可持续性的数据中心处理器。内置加速器不仅有助于提高每瓦性能，还可以通过在平台BIOS 中启用优化的功耗模式，进一步提高能源效率并节省成本，从而使工作负载受益。从疫情中吸取教训，为未来做好准备麦克马斯特大学的麦克阿瑟实验室最初致力于追踪导致细菌耐药性的基因和突变。他们的数据库是世界上最大的数据库之一，对于了解细菌的行为、传播和对人类构成新的威胁至关重要。
基因组测序已成为抗击COVID-19 的重要工具。通过揭示导致这种疾病的病毒的遗传秘密，研究人员正在了解它是如何变异和传播的。这使得卫生当局能够快速采取措施并指导科学家开发关键的疫苗和药物。这就是麦克马斯特大学帮助加拿大摆脱COVID-19 大流行并预防下一场流行病的方式。在COVID-19 大流行期间，麦克马斯特大学的研究人员迅速从最初设计用于追踪耐药细菌基因和突变的平台转向监测SARS-CoV-2。他们与汉密尔顿健康科学中心合作，每周监测安大略省汉密尔顿地区出现的病毒变种，为疫苗分发和公共卫生政策制定提供关键信息。这一切的实现，离不开HPE Apollo 6500 系统中的GPU 加速技术以及HPE Nimble Storage HF20C 提供的海量数据存储能力。高性能计算，从病毒追踪到药物发现随着疫情蔓延，科学家需要快速收集和分析大量数据，以追踪病毒的突变和传播。麦克马斯特大学的研究人员意识到他们现有的计算资源无法满足需求。幸运的是，他们获得了加拿大政府的COVID-19 基础设施拨款，并利用这笔资金购买了配备第三代Intel Xeon 可扩展处理器的HPE Superdome Flex 服务器。英特尔 至强 可扩展处理器以其高性能、可靠性和可扩展性而闻名，是高性能计算的理想选择。它能够支持复杂的基因组测序软件，例如加拿大公共卫生局的主要工具SIGNAL，并加速数据的分析和处理。特别是最新的第五代英特尔生态优化：与上一代相比，第五代英特尔至强可扩展处理器在同等功耗下平均性能提升21%，AI推理能力提升训练效果分别达到42%和29%。使用第五代英特尔至强可扩展处理器平台将进一步增加内存、改进I/O子系统并持续降低总拥有成本。通过更高的内存带宽克服数据瓶颈并提高计算性能。与DDR4相比，DDR5的带宽提高了高达66%，因此有机会提高性能、容量、能效并降低成本。借助PCIe 5.0 提供的新I/O 速度，有机会最大限度地提高CPU 和设备之间的吞吐量。第五代英特尔 至强 可扩展处理器拥有多达80 个PCIe 5.0 通道，非常适合快速网络、高带宽加速器和高性能存储设备。在降低总拥有成本方面，通过适用于下一代工作负载的CXL Type 1、2 和3 减少数据中心的计算延迟。标准PCIe 可以在同一链路上同时支持CXL，CXL 是跨标准PCIe 物理层运行的替代协议。设备和CXL设备实现总拥有成本的有效降低。 “到2020 年底，我们收到了这些鼻拭子，对DNA 进行了测序，然后使用HPE Superdome Flex 快速分析这些样本并说，‘你有Alpha 变体，你有Beta 变体，你有我们拥有的一个以前从未有过的变异”，麦克马斯特大学生物化学和生物医学科学副教授安德鲁·麦克阿瑟说。 “所有这些都是为了向加拿大公共卫生局和安大略省公共卫生局以及试图了解这种病毒如何运作以及我们如何击败它的研究人员提供信息。
除了追踪病毒变体之外，麦克马斯特大学的研究人员还使用高性能计算平台进行药物发现研究。他们采用HPE Apollo 6500 系统，该系统还配备了第三代Intel Xeon 可扩展处理器，并配备了高性能GPU 以加速机器学习工作负载。他们部署了机器学习算法来寻找新的抗生素来应对耐药细菌感染的挑战。这些研究将导致新药和治疗方法的开发。提供了重要线索。第五代英特尔 至强 处理器专为人工智能而设计，每个核心均具有人工智能加速功能，可随时处理要求严苛的人工智能工作负载，包括多达200 亿个参数的模型第五代英特尔 至强 处理器上的深度学习推理和微调与上一代相比，具有更快的内存、更大的末级缓存和更多的核心，提供其他CPU 无法比拟的出色AI 性能。从疫情走向未来，开启基因组学研究新纪元随着高通量计算平台的建立，麦克马斯特大学的研究人员开始攻克更加雄心勃勃的项目——健康肠道微生物组和益生菌研究，这些研究需要处理大量数据基因组数据，Superdome Flex 服务器的高性能计算环境非常适合这项任务。这表明研究人员现在可以进行以前由于计算资源有限而无法完成的实验。基因组学研究进入抗生素新时代，以应对日益严重的耐药感染问题。麦克马斯特大学的研究表明，通过整合全球数据库的信息，研究人员正在建立一个预警系统，以识别和了解这些感染的来源和传播模式。其中，高性能计算和基因组测序技术在抗击疫情中发挥着重要作用。它们不仅帮助我们了解病毒的突变和传播，还帮助我们开发新的药物和治疗方法。随着基因组测序技术的不断发展，它将会发展。麦克马斯特大学的研究人员将继续利用高性能计算平台和英特尔至强可扩展处理器在未来的生物研究中发挥越来越重要的作用，探索基因组学的奥秘，造福人类。为健康做出更大的贡献。
结论麦克马斯特大学及其研究团队的故事是基因组学时代的一个缩影。在这个时代，科技的进步让我们能够以前所未有的速度和准确度破译生命密码。英特尔至强可扩展处理器和高性能计算平台不仅加快了科学研究的步伐，也为应对未来的生物威胁提供了强有力的支持。正如安德鲁·麦克阿瑟所说：“这是生物学未来的方向，而这一切都是由基因组技术的飞跃推动的。”随着基因组学的不断进步，我们可以期待更多的突破，以更好地保护人类免受病毒侵害。以及细菌的侵袭。麦克马斯特大学的研究成果不仅是对当前疫情的有效应对，也是对未来生物安全挑战的前瞻性布局。
