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隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，數(shù)字化與智能化的浪潮正席卷而來(lái)，算力滲透進(jìn)各行各業(yè)，成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要引擎，悄然引領(lǐng)著潮水的方向。

2024年的政府工作報(bào)告中強(qiáng)調(diào)要“堅(jiān)持教育強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)、人才強(qiáng)國(guó)建設(shè)一體統(tǒng)籌推進(jìn)”“加快推動(dòng)高水平科技自立自強(qiáng)”。作為基礎(chǔ)研究的主力軍和重大科技突破的策源地，高校需構(gòu)筑算力基座，以算力賦能科研與人才涌動(dòng)。而高性能計(jì)算（HPC）系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要力量。

科學(xué)研究往往伴隨著海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，特別是在生物學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域。高性能計(jì)算（HPC）系統(tǒng)可以在紛繁的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的模擬中，縮短數(shù)據(jù)的計(jì)算時(shí)間，提高計(jì)算精度，同時(shí)借助英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，推動(dòng)科學(xué)研究的深入探索與發(fā)展。浙江大學(xué)生命演化研究中心的科研實(shí)踐，就是聯(lián)想HPC系統(tǒng)賦能科研創(chuàng)新最為生動(dòng)的注腳之一。

穩(wěn)定高效，破解科研算力瓶頸

遠(yuǎn)到探尋遠(yuǎn)古猿類的演化，近到揭示個(gè)體生命的基因秘密……浙江大學(xué)生命演化研究中心聚焦于生命演化領(lǐng)域前沿基礎(chǔ)研究，致力于回答物種與生物性狀多樣性的來(lái)源及產(chǎn)生機(jī)制并探尋復(fù)雜生命現(xiàn)象背后深層的演化規(guī)律。

在浙江大學(xué)生命演化研究中心，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)置了豐富的高效精準(zhǔn)的科研工具，比如構(gòu)建進(jìn)化樹的IQ-Tree、基因組重復(fù)序列檢測(cè)工具RepeatMasker、基因組結(jié)構(gòu)注釋軟件BRAKER、全基因組比對(duì)軟件CACTUS等。一系列工具的使用能夠讓科研工作者集成、分析和可視化大量數(shù)據(jù)集，而這也意味著需要非常強(qiáng)大的IT基礎(chǔ)設(shè)施才能高效運(yùn)行。

隨著科研項(xiàng)目的多元化與數(shù)據(jù)量的增加，浙江大學(xué)生命演化研究中心對(duì)算力與存儲(chǔ)空間的需求日益迫切，中心秘書何韻秋說(shuō)：“我們管理著大約10拍字節(jié)（PB）的數(shù)據(jù)，但這個(gè)數(shù)字正在快速增長(zhǎng)。”

接踵而來(lái)的是計(jì)算瓶頸的時(shí)有發(fā)生。何韻秋表示，受制于硬件性能，他們?cè)L問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)間在拉長(zhǎng)，“數(shù)據(jù)計(jì)算完了，但寫入和讀取的過(guò)程會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間去等待，造成時(shí)間成本的浪費(fèi)”。

為確保科研項(xiàng)目的順利進(jìn)行，升級(jí)HPC系統(tǒng)尤為重要。研究中心與聯(lián)想合作，部署了新的HPC環(huán)境，包括56臺(tái)并行計(jì)算的聯(lián)想ThinkSystem SR630 V3 服務(wù)器、4臺(tái)大內(nèi)存的聯(lián)想ThinkSystem SR850 V3系統(tǒng)，搭配15PB容量的DSS-G存儲(chǔ)平臺(tái)，形成了穩(wěn)定、高效、可擴(kuò)展的計(jì)算環(huán)境。

60GB/s的出色帶寬，以及采用第四代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，助力眾多內(nèi)置加速性能更進(jìn)一步，讓科研工作者更快地檢索數(shù)據(jù)，在運(yùn)行專門的分析應(yīng)用程序時(shí)獲得更短的響應(yīng)時(shí)間，迅速完成大量數(shù)據(jù)的輸入輸出和分析，加快大規(guī)模、高復(fù)雜度的研究項(xiàng)目進(jìn)程。

在具體的科研過(guò)程中，數(shù)據(jù)處理任務(wù)往往耗時(shí)冗長(zhǎng)，需歷經(jīng)數(shù)周乃至數(shù)月方可完成。在此期間，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需持續(xù)不斷地運(yùn)行，因此，確?；A(chǔ)設(shè)施具備高度的穩(wěn)定性十分重要?！拔覀円呀?jīng)運(yùn)行聯(lián)想HPC環(huán)境數(shù)千個(gè)小時(shí)，沒(méi)有發(fā)生任何事故，實(shí)現(xiàn)了99.9999%的數(shù)據(jù)可用性，提高了研究人員和學(xué)生的科研效率?！焙雾嵡镎f(shuō)道。

聯(lián)想HPC系統(tǒng)以高帶寬、高可靠、高算力的特點(diǎn)，為高?？蒲屑芷鹚懔Ω呒軜?，使科研工作者得到一定程度的“解放”，能更專注于科研本身，而非受限于技術(shù)問(wèn)題。

算力驅(qū)動(dòng)，科研更進(jìn)一步

新科技革命呼嘯而至。算力，到底能在多大程度推動(dòng)科研更進(jìn)一步？在浙江大學(xué)生命演化研究中心近日發(fā)布的研究成果“科階元基因組揭示鳥類演化復(fù)雜性”中，我們或許可以找到答案。

自達(dá)爾文提出共同祖先理論和自然選擇學(xué)說(shuō)后，鳥類的起源、演化，不同鳥類之間的關(guān)系，始終是科學(xué)家們關(guān)注的問(wèn)題。科研工作者使用的數(shù)據(jù)樣本不夠齊全，往往導(dǎo)致研究缺乏一定準(zhǔn)確性。

浙江大學(xué)生命演化研究中心的教授張國(guó)捷聯(lián)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)起了萬(wàn)種鳥類基因組計(jì)劃，并發(fā)布了第二階段關(guān)于鳥類生命之樹的研究成果。該研究以363種鳥類的全基因組比對(duì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)分析了近千億個(gè)堿基，并對(duì)得到的63430個(gè)1千字節(jié)（kb）基因區(qū)間對(duì)比序列進(jìn)行推演、比較。

參與科研項(xiàng)目的博士研究生謝宇龍稱，2008年國(guó)外團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究涉及的鳥類物種是169種，數(shù)據(jù)量為32千字節(jié)（K byte），相比于鳥類約1G的基因組覆蓋率非常低。如今，他們涉及的鳥類物種多達(dá)363個(gè)，實(shí)現(xiàn)了全基因覆蓋，數(shù)據(jù)量為63兆字節(jié)（M byte），增加了近2000倍。

僅從數(shù)據(jù)上看，技術(shù)的更迭，尤其是算力的驅(qū)動(dòng)，在不斷深鑿著科研的邊界，推動(dòng)生物科學(xué)領(lǐng)域滾滾向前、不斷突破。毫無(wú)疑問(wèn)，聯(lián)想HPC系統(tǒng)功不可沒(méi)，為科研路徑、科研效率帶來(lái)了實(shí)質(zhì)助力?！爸挥性谧銐虻乃懔χС窒?，我們才能提取到有效數(shù)據(jù)，才能完成如此龐大、復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析。”謝宇龍感慨道。

此次研究的開創(chuàng)性并未止于充足有效的數(shù)據(jù)量，更在于其重構(gòu)并革新了現(xiàn)生鳥類的系統(tǒng)發(fā)育樹，厘清了現(xiàn)生鳥類各類群之間的關(guān)系，提供了一套新的鳥類分類劃分方案，解決了鳥類類群關(guān)系長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的爭(zhēng)議，為正確理解鳥類物種演化及復(fù)雜性狀演化提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，將改寫教科書對(duì)鳥類類群的分類和關(guān)系論述。

“以大眾熟知的火烈鳥為例。在過(guò)去，火烈鳥的定位十分模糊，曾按形態(tài)被科研工作者將其與鶴歸為一類，后又有研究認(rèn)為其與鴿類的關(guān)系較近。在廣泛、精準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，火烈鳥其實(shí)是一種非常古老的鳥類，與??（pì tī）共同組成了最古老的新鳥大類——奇跡鳥類?！?/p>

研究結(jié)果進(jìn)一步支持，大量的新鳥類群經(jīng)歷的快速的輻射性演化發(fā)生于白堊紀(jì)-古近紀(jì)物種大滅絕事件界線后這一結(jié)論。謝宇龍補(bǔ)充，假若其他動(dòng)物種群亦在同一歷史時(shí)期經(jīng)歷了顯著的增長(zhǎng)或進(jìn)化大爆發(fā)，科學(xué)家便能借此契機(jī)，系統(tǒng)性地探究引發(fā)此類大爆發(fā)的具體條件與機(jī)制。屆時(shí)，需要更為完善、精進(jìn)的技術(shù)支撐，為科研帶來(lái)更多創(chuàng)新可能。

算力賦能，拔尖創(chuàng)新人才涌現(xiàn)

高校是拔尖創(chuàng)新人才培育的重要陣地。如何將發(fā)展科技第一生產(chǎn)力、培養(yǎng)人才第一資源、增強(qiáng)創(chuàng)新第一動(dòng)力更好地結(jié)合，以最大化地促進(jìn)科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展，是當(dāng)下高?？蒲兄行呢巾毶钊胨伎寂c探索的重要問(wèn)題。

浙江大學(xué)生命演化研究中心以學(xué)科交叉融合為“催化劑”，融合生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、信息科技等學(xué)科，致力于培育新一代擁有演化視角的綜合型人才。參與科研工作的學(xué)生，不僅要深耕生命科學(xué)的理論，理解計(jì)算模型背后的數(shù)學(xué)原理，還需要熟悉、了解計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)。“不僅提升了專業(yè)能力，也拓寬了學(xué)術(shù)視野”，謝宇龍說(shuō)道。

值得一提的是，聯(lián)想高性能計(jì)算（HPC）系統(tǒng)的引入，為教學(xué)環(huán)境帶來(lái)了革命性的優(yōu)化，以澎湃算力加速學(xué)科交叉融合，推動(dòng)拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)。學(xué)生們?cè)诳蒲刑剿髦械靡韵硎芨咝阅芩懔Φ膹?qiáng)大支撐，這不僅加速了他們對(duì)先進(jìn)工具和技能的掌握，還促使他們?cè)趯?shí)踐中不斷汲取多學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)出獨(dú)特的創(chuàng)新思維與演化思維，逐步成長(zhǎng)為適應(yīng)未來(lái)挑戰(zhàn)的復(fù)合型人才。

當(dāng)這些具備演化思維的拔尖創(chuàng)新人才不斷涌入生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的其他細(xì)分領(lǐng)域時(shí)，他們將引領(lǐng)該領(lǐng)域的專家學(xué)者從全新的演化視角審視人類疾病的起源、演化過(guò)程和對(duì)健康的深遠(yuǎn)影響，進(jìn)而激發(fā)科研領(lǐng)域的全新突破與創(chuàng)新。

科技賦能時(shí)代，算力引領(lǐng)未來(lái)。作為全球領(lǐng)先的算力服務(wù)提供商之一，聯(lián)想與浙江大學(xué)等高校合作共創(chuàng)，致力于通過(guò)構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)算力底座，推動(dòng)教育與科研發(fā)展，通過(guò)高性能計(jì)算應(yīng)用，強(qiáng)化科研攻關(guān)，為建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)和創(chuàng)新型國(guó)家注入全新動(dòng)能。