2020年, 一場疫情讓人們生活變了樣，也讓人類重新思考人與環境應當如何和諧共處。事實上，在過去30年間，由於人類行為和環境變化因素導致的新發傳染病超過30種，而人類活動範圍的擴大和生態系統的變化致使新的病原體更容易傳播到世界各地。
環境科學研究正是幫助人類正確認識自然、改造自然的學科，世界上許多科研機構也正在致力於此項研究。作為其中的代表之一，聖母大學研究計算中心（CRC）利用包括AMD EPYC在內的領先科技來助力環境科學研究，在解決環境變化、生態系統建模等方面開展了積極的探索，也取得了顯著的成效。
環境科研的背後：“無處安放”的性能和帶寬需求
聖母大學研究計算中心 (CRC) 是全球眾多致力於通過科研手段解決人類生存難題的高校科研機構之一。憑藉高性能計算（HPC）設施提供超過 30,000 個核心的計算能力，CRC的學者們利用先進的計算、數據分析和其他數字研究工具的支持，幫助人類發現和解決社會與環境中不斷出現的科學難題——包括癌症、環境變化、生態系統建模等。
俗話說，“好馬須得配好鞍”。科研項目的水平和質量，不僅依賴於正確的科研方法，硬件基礎設施的性能更有可能決定科研的“上限”。面對不斷升級的科研挑戰，CRC 進行的許多研究都需要高性能計算和高內存帶寬的支持，才能在訪問海量數據集的同時運行具有無限速度需求的特殊代碼。如同很多依賴HPC的科研機構一樣，CRC面臨的挑戰是日益增加的性能和帶寬需求與研究中心有限的硬件條件之間的矛盾。
為了便於科研人員開展研究，CRC 決定增加一個新的HPC集群，以通過更大的企業級基礎設施幫助教師探索更大型的研究。最終，他們找到了包括AMD和HPE在內的可信賴的合作伙伴 。
突破科研瓶頸： AMD EPYC帶來高性能大帶寬
為了升級系統，CRC 採用了 AMD 和 HPE 打造的基於 AMD EPYC（霄龍）系列處理器的 HPE ProLiant DL385 Gen10 服務器解決方案。 AMD EPYC處理器系列具有高度的靈活性，特別是第二代AMD EPYC (霄龍) 7002 系列處理器，其核心數從 8 個到 64 個不等, 最多擁有128條線程，並支持PCIE 4.0和單路8通道DDR4 3200內存，配以單處理器插槽最高可支持 4TB 內存，從而通過出色的內存吞吐能力實現高性能計算。更重要的是，基於 AMD EPYC處理器的 HPE ProLiant DL385 Gen10 服務器為 CRC 提供了先進的內存容量、帶寬和處理器核心，使其能夠以經濟、高效的方式運行內存密集型工作負載。
作為基於AMD EPYC處理器的HPC集群在北美洲高校的首批大規模部署之一，CRC 如期完成了部署並很快投入了運行。正如預期的那樣，所有的代碼很快就運行了起來。得益於該集群的實施，研究人員能夠比以往更快地進行大型數據集分析，從而加速解決複雜的科研難題。
CRC 的副主任 Paul Brenner 教授表示：“AMD EPYC處理器為我們帶來了前所未有的高性能。如果沒有足夠的內存帶寬，科學研究就會遇到瓶頸。 AMD EPYC處理器在多核 CPU 芯片組和內存之間提供高帶寬訪問，有效地促進了更大、更高分辨率的模型的建立，而這類模型正是我們的教師感興趣的。這是一項重大且全面的架構升級和改變。”
科研服務大眾：HPC集群釋放科學無限可能
地球哺育了科技的誕生，科技也在用特別的方式反哺環境。如今，聖母大學的教授們正利用基於AMD EPYC處理器的集群，不斷突破科學服務大眾利益的邊界。AMD EPYC處理器以其密集的計算核心和大帶寬高速內存幫助CRC的科研人員們充分釋放了科學的無限可能性。
聖母大學土木與環境工程和地球科學的助理教授Paola Crippa就是這些科研人員中的一位。他利用CRC的HPC集群來解析和模擬大氣汙染可能對人類健康產生負面影響，如導致心血管和呼吸系統疾病的風險等。該研究需要利用複雜大氣模型的輸出來量化微粒的社會影響，以及它們對區域和全球氣候造成的影響。
“大氣是一種非常複雜的系統，會隨著多種動態變化和化學過程不斷演變。要了解空氣汙染的基本機制，我們需要複雜的數值模型來解釋所有這些過程，這需要付出很高的成本。得益於CRC裡最先進的計算資源，我們能夠以非常高的分辨率運行仿真。”Crippa 表示。
生物科學副教授 David Medvigy則利用CRC 的HPC集群研究森林砍伐與大氣之間碳聯繫。該研究依賴於大量的數據計算，以顯示森林砍伐面積的大小對氣候造成的不同微妙影響。隨著數據量的不斷增加以及對自然實踐過程更為複雜的理解，該研究需要編寫更為複雜的代碼。而要想運行這些代碼，計算資源的速度至關重要。因為機器運行越快，可以完成的仿真就越多。
“我們在建模工作中使用了大量的實地觀測信息，例如溫度、入射輻射、降水和土壤條件。主要運行兩種不同的數值模型——這兩種模型都大約有 10 萬行代碼。CRC 的HPC集群為我們提供了不可或缺的計算資源。”Medvigy 表示。
毫無疑問，所有這些科研結果都將對指導人類社會實踐以及全球範圍內政策的制定產生一定的積極作用。基於科研的力量，環境專業人士將能夠正確認識自然與人類的互動關係，進而找到更科學的方法來面對自然，改造自然，為保護人類命運共同體的目標而努力。而作為全球高性能計算的領導者，AMD將通過不斷創新的技術幫助全世界的科學家和工程師們開展改善人類生活或地球狀況的重要研究，最終共同創造一個可持續發展的美好未來。
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