解码未来：麦克马斯特大学引领基因组学革命 原创

在一个由基因编码构成的世界里，每一次疫情爆发都如同一场谜题，等待着科学家们用最新的技术工具来解开。位于加拿大安大略省汉密尔顿市的麦克马斯特大学正站在这场全球生物安全战役的最前线，通过基因组学的力量，为人类社会提供前所未有的洞察力和解决方案。

随着基因测序技术成本的急剧下降，数据量的爆炸性增长成为常态。英特尔®至强®可扩展处理器不仅提供了强大的计算能力，更推动了科研人员对基因数据的深度理解和分析。麦克马斯特大学的科研团队利用搭载第三代英特尔®至强®可扩展处理器的HPE Superdome Flex服务器，实现了对病毒基因组测序速度的十倍提升。这一进步不仅加速了变异体的识别，还加深了对病毒如何工作、传播及控制方式的理解。

如今更新一代产品——第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器提高了每个内核的性能，可帮助企业满足更为严苛的部署要求。第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器相比第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器在通用计算性能方面提升了84%，在AI 训练和推理性能上提升了高达14倍，由于采用英特尔® Accelerator Engines 时的提升幅度能让平均性能功耗比高达10倍。

第五代英特尔®至强®处理器是英特尔迄今为止可持续性最强的数据中心处理器。内置加速器不仅有助于提高性能功耗比，还可以通过在平台BIOS中启用优化功率模式进一步提高能效并节省成本，使工作负载受益。

从疫情中学习，为未来做准备

麦克马斯特大学的麦克阿瑟实验室，原本致力于追踪导致细菌产生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，对于了解细菌可能的行为、传播方式以及对人类造成的新威胁至关重要。

基因组测序已成为抗击COVID-19的重要工具。通过揭示导致该疾病的病毒的遗传秘密，研究人员正在了解它如何变异和传播。这使得卫生当局能够迅速出台措施，并指导科学家开发关键的疫苗和药物。这也是麦克马斯特大学如何帮助加拿大走出COVID-19大流行并预防下一场大流行的。

在COVID-19大流行期间，麦克马斯特大学的研究人员迅速调整策略，将原本用于追踪抗药性细菌基因和突变的平台转向了SARS-CoV-2的监控。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异情况，为疫苗分配和公共卫生政策制定提供了关键信息。这一切的实现离不开HPE Apollo 6500系统中的GPU加速技术和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

随着疫情的蔓延，科学家们需要快速收集和分析大量数据，以追踪病毒的变异和传播。麦克马斯特大学的研究人员们意识到，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提供的COVID-19基础设施赠款，并利用这笔资金购置了HPE Superdome Flex服务器，该服务器配备了第三代英特尔®至强®可扩展处理器。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署的主要工具SIGNAL，并加速数据的分析和处理。

特别是最新的第五代英特尔®至强®可扩展处理器通过更多的核心数（64核心）、更大的内存带宽（5600MT/s）、更大的三级缓存（320MB），以及软件生态方面的优化，与上一代相比，第五代英特尔®至强®可扩展处理器在相同功耗下的平均性能提升了21%，在AI推理和训练性能的提升则达到了42%和29%。

采用第五代的英特尔® 至强® 可扩展处理器平台，将进一步提高内存，改进I/O子系统并能持续降低总体拥有成本。通过更高的内存带宽克服数据瓶颈，提高计算性能。相比DDR4，DDR5的带宽提升高达66%，因此有机会提升性能、容量和能效并降低成本。采用PCIe 5.0 提供的全新的I/O 速度，因此有机会最大限度地提高 CPU 和设备之间的吞吐量。

并且第五代英特尔® 至强® 可扩展处理器拥有多达80个PCIe 5.0通道，是快速网络、高带宽加速器和高性能存储设备的理想选择。在降低总体拥有成本方面，利用面向新一代工作负载的CXL Type 1、2和3减少数据中心的计算延迟，通过跨标准PCIe物理层运行的替代协议CXL，可以在同一链路上同时支持标准PCIe设备和CXL设备实现了总拥有成本的有效降低。

“到2020年底，我们收到了那些鼻拭子，测序了DNA，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，你有一个我们以前从未见过的变体’，”麦克马斯特大学生物化学与生物医学科学副教授Andrew McArthur说。“所有这些都是为了向加拿大公共卫生署和安大略省公共卫生署以及试图了解这种病毒如何运作以及我们将如何战胜它的研究人员提供信息。”

除了追踪病毒变种，麦克马斯特大学的研究人员们还利用高性能计算平台进行药物发现研究。他们利用HPE Apollo 6500系统，该系统同样配备了第三代英特尔®至强®可扩展处理器，并配备了高性能GPU，用于加速机器学习工作负载。他们已经部署了机器学习算法，用于寻找新的抗生素，以应对耐药菌感染的挑战。这些研究将为开发新型药物和治疗方法提供重要线索。

第五代英特尔®至强®处理器专为AI设计，每个内核均配备AI加速功能，可以随时处理要求严苛的AI工作负载，包括在有多达200亿个参数的模型上进行深度学习推理和微调。第五代英特尔®至强®处理器拥有比上一代更快的内存、更大的末级缓存和更多的内核，可以提供任何其他CPU无法比拟的出色AI性能。

从疫情到未来，迎接基因组学研究的新时代

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着手解决更加雄心勃勃的项目——健康肠道微生物群落和益生菌的研究。这些研究需要处理大量的基因组数据，而Superdome Flex服务器的高性能计算环境正是完成这项任务的理想选择。现在，研究人员能够进行以往受限于计算资源而无法实施的实验，这标志着基因组学研究进入了一个新时代。

COVID-19大流行还带来了另一个严峻挑战：抗生素耐药性的增加。麦克马斯特大学的研究者正利用HPE Apollo系统的机器学习能力，寻找新的抗生素，以对抗日益严重的药物抵抗性感染问题。通过综合全球数据库的信息，科研人员正在构建早期预警系统，以识别和理解这些感染的源头和扩散模式。

麦克马斯特大学的研究成果表明，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变异和传播，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，它将在未来生物学研究中发挥越来越重要的作用。麦克马斯特大学的研究人员们将继续利用高性能计算平台和英特尔®至强®可扩展处理器，探索基因组学的奥秘，并为人类健康做出更大的贡献。

结语

麦克马斯特大学及其科研团队的故事是基因组学时代的一个缩影。在这个时代，技术的进步使得我们能够以前所未有的速度和精度解读生命密码。英特尔®至强®可扩展处理器和高性能计算平台不仅加速了科学研究的步伐，也为应对未来的生物威胁提供了强有力的支持。正如Andrew McArthur所说：“这是未来生物学的方向，一切都被基因组技术的飞跃驱动。”

随着基因组学的持续发展，我们可以期待更多的突破，从而更好地保护人类免受病毒和细菌的侵害。麦克马斯特大学的研究成果不仅是对当前疫情的有效回应，更是对未来生物安全挑战的前瞻布局。