西班牙IFISC用技嘉伺服器　為新冠肺炎、氣候變遷尋求解方

目前，世界上出現兩個關鍵趨勢，影響人類生活。第一，處理器的運算能力突飛猛進，先進運算力滲透生活所有層面。第二，地球變得「更熱、更平、更擁擠」；氣候變遷、環境污染和新冠肺炎等重大災害，使人類面對空前的嚴峻挑戰。如何用第一個趨勢所帶來的發明，化解第二個趨勢所造成的危機，是現代人都要思考的問題。

全球各地的頂尖研究機構，皆努力投入資源、尋找解方，這包括西班牙跨學科物理和複雜系統研究所(Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos; IFISC)，位於地中海的馬略卡島上，是巴利阿里群島大學(UIB)和西班牙國家研究委員會(CSIC)共同成立的研究機構，專門從事跨科際研究，涉及領域包括量子科學、光子學、環境科學、生物系統科學、和社會技術系統。

面對氣候變遷、環境污染和新冠肺炎所造成的影響，IFISC投入大量的研究資源，發起多項研究計畫。針對氣候變遷，「SuMaECO計畫」探討地中海水生植物如何受全球暖化影響，「Xylella計畫」則用機器學習偵測葉緣焦枯病菌(Xylella fastidiosa)，這是一種可怕的植物病菌，由於全球暖化造成夏季變得更熱、更長，導致病菌快速蔓延。針對環境污染，「ARCTIC計畫」用大數據改善民航空運的營運效率，藉此減少空氣污染和溫室氣體排放。此外，歐盟資助的「VPP4ISLANDS計畫」，則使用電腦建立真實地點的數位分身，改善再生能源的推廣發展。「DISTANCIA-COVID計畫」透過行動裝置的使用流量，進一步了解新冠肺炎和人口移動之間的關聯。

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這些計畫都面臨相同的瓶頸：無論是高效能運算(HPC)，數值模擬、人工智慧(AI)發展、或是大數據管理，都仰賴先進的運算能力。IFISC需要全方位的伺服器解決方案，和與時俱進的運算技術，處理複雜且多元的研究計畫，和千變萬化的運算需求。

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「SuMaECO計畫」研究大洋海神草，這種海草有「地中海之肺」的美譽，因為它能吸收二氧化碳，創造生機蓬勃的多樣化環境。海草需要上百年的時間成長，但是衛星和聲納畫面顯示，海草因環境污染和全球暖化出現破洞；如果失去大洋海神草，將重創地中海的生態系，進而衝擊周遭國家。IFISC想透過電腦模擬，進一步了解大洋海神草如何生長？為何出現缺口？又該如何補救？

IFISC同時進行「Xylella計畫」，透過機器學習遠端監測葉緣焦枯病菌，這種植物病影響全球五百種植物，起初來自濕熱環境，卻因為全球暖化和溫室效應，擴散到新的地區。2013年，葉緣焦枯病菌重創南義大利普利亞大區的橄欖樹，後來更蔓延到伊比利半島和以色列。

IFISC希望快速偵測葉緣焦枯病菌的爆發地點，因此，研究人員開發可透過衛星影像發現病菌跡象的人工智慧，分析衛星畫面每一個像素，檢查顯示感染病菌的數十個指標；再用深度學習訓練產出的演算法，計算病菌爆發的可能性，協助農夫和政府當局做出決定，是否該移除和銷毀發病植株。

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兩個計畫中，平行運算都是關鍵，「SuMaECO計畫」運用精密的電腦模型模擬大洋海神草在不同環境中的生長狀況，「Xylella計畫」則用大量的影像資訊，訓練演算法如何分辨健康植株和發病植株之間的差異。《詞彙學習：花你一分鐘，一次看懂關於平行運算》

由此可見，IFISC的第一個運算需求就是：用高效能CPU搭配GPU加速卡，提供能同時處理多重工作負載的強大運算能力，引領重要的研究計畫向前推進。

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前兩個計畫把焦點放在自然環境，「ARCTIC」、「VPP4ISLANDS」計畫則把重點放在人為因素，希望人們推動科技發展的同時，能減輕對環境造成的衝擊。

「ARCTIC計畫」企圖解決民航空運中，常見的「航機誤點延滯擴散」問題，就是一個航班的輕微耽誤，延伸造成班機誤點、空運停滯，浪費時間和資源的雪球效應。研究人員使用數據分析和機器學習，探討航班之間如何互相影響，找出導致航班耽誤的問題流程，設計新的排序方法，避免發生「航機誤點延滯擴散」事件，減少不必要的資源浪費和空氣污染。

「VPP4ISLANDS計畫」使用電腦模型，替真實世界的輸電網路建立數位分身，用來模擬再生能源的建構與推廣。虛擬世界中，科學家可自由實驗突破性的解決方案，如果實驗發生錯誤，也不至於影響真實世界；模擬效果良好的方案，可以在真實世界實際推廣，讓再生能源普及，造福全人類。

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這兩項計畫的特色，就是結合許多創新科技，例如人工智慧、電腦模擬、數據分析和HPC，希望能產生綜效。因此，處理這種工作負載的伺服器，運算能力不是唯一條件，還要考量彈性、可擴充性。《詞彙學習：常聽別人說可擴充性，你知道那是什麼嗎？》

所以，IFISC的第二個運算需求如下：為了運用各種創新科技、同步處理多項研究計畫，並為了迎接還在發想階段的未來計畫，他們需要高彈性的通用型伺服器產品，處理各種不同工作負載。

除了氣候變遷和環境污染，世界還面臨新冠肺炎的危機。IFISC貢獻腦力，想找出對抗COVID的新策略。

IFISC推動「DISTANCIA-COVID計畫」，分析行動裝置的使用流量，研究與新冠肺炎擴散之間是否有關聯，同時分析「社交距離」措施的效益。此計畫需要快速傳輸和安全儲存大量的數據，因此，IFISC提出第三個運算需求：低延遲的資料傳輸、高穩定性的資料儲存功能。

IFISC接觸專精伺服器、工作站，和其他網路通訊系統的西班牙公司SIE (Sistemas Informáticos Europeos)，提出他們的三個運算需求。能滿足這些運算需求的伺服器解決方案，就是技嘉科技的伺服器產品，IFISC用三款技嘉伺服器建構研究所內的運算叢集，分別是2U機殼內有24個插槽的R282-Z91、2U機殼內有26個插槽的R272-Z32（兩款皆為R系列機架式伺服器），還有4U機殼內有8個節點、屬於G系列GPU協同運算伺服器的G482-Z54。

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「我們很熟悉技嘉科技的品牌，辦公室有很多電腦用技嘉主機板，」IFISC所長Emilio Hernández-García教授坦言，「我們很高興發現，技嘉也提供伺服器解決方案，協助我們的研究計畫，可以有更進一步的發展。」

三款伺服器，分別處理不同的運算任務：G482-Z54是平行運算專家，接手「SuMaECO計畫」的電腦模擬任務，和「Xylella計畫」訓練人工智慧的工作；通用型產品R282-Z91彈性支援各項研究計畫；R272-Z32則處理大數據，在「DISTANCIA-COVID計畫」中扮演關鍵角色。

「技嘉伺服器是研究所的運算能力首要來源，運用高效能運算、大數據分析、和使用GPU加速卡支援CPU運算的各項工作，皆由技嘉伺服器所負責，」IFISC運算系統科學總監Pere Colet博士說道。「我們考慮了超過十個伺服器品牌，技嘉伺服器提供的效能，遠遠超越其他品牌。」

技嘉伺服器以超強的運算能力聞名，IFISC採用的三款伺服器，皆搭載第二代AMD EPYC™處理器，單一處理器最多可支援64顆核心、128組執行緒。

G482-Z54的特色，是使用高密度的GPU加速卡大幅提升CPU運算速度，這是技嘉G系列GPU協同運算伺服器的優勢。G482-Z54在4U機殼內最多可支援八張GPU加速卡，並支援PCIe Gen 4.0，最高頻寬64GB/s，是PCIe Gen 3.0的兩倍快。G482-Z54適合用來進行平行運算、HPC、雲端運算、和其他使用大量運算資源的工作負載。

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IFISC購買的G482-Z54搭載AMD EPYC™ 7282處理器，單一處理器最多可支援16顆核心、32組執行緒，並搭配技嘉所提供的六張NVIDIA GeForce RTX™顯示卡，這正是「SuMaECO」、「Xylella」計畫所需要的完美組合；現在，IFISC能用電腦精準模擬地中海大洋海神草的生長狀況，也能透過人工智慧模型偵測衛星影像中葉緣焦枯病菌的徵兆。

G482-Z54是平行運算專家，其他兩款伺服器，則滿足較為廣泛的運算需求，包括數據分析、電腦模擬，等等。IFISC採用高彈性、多功能的伺服器產品，以確保資料中心能有效處理不同的運算任務。《詞彙學習：常聽別人說資料中心，你知道那是什麼嗎？》

在這方面，R282-Z91是絕佳選擇，因為技嘉R系列機架式伺服器的設計概念，是將彈性、效率、可靠性合為一體，創造通用型的伺服器產品，並可搭配G系列GPU協同運算伺服器、H系列高密度伺服器一起使用，讓客戶在有限的預算內，有效提高運算效能。

IFISC斥資購買二十台R282-Z91伺服器，讓G482-Z54執行平行運算工作，R282-Z91協助分攤工作，無論是企圖解決「航機誤點延滯擴散」問題的「ARCTIC計畫」，或是利用數位分身推廣再生能源的「VPP4ISLANDS計畫」，都是靠這兩款伺服器攜手推動研究計畫。

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因為IFISC要確保研究所內的不同科學團隊，都能和資料中心連線、快速執行研究計畫，因此，除了購買技嘉伺服器之外，還購買技嘉CLN4C44伺服器配件，這是四埠網路擴充卡，提供Mellanox ConnectX-4 Lx 雙連接埠網路配接卡，和25Gb/s乙太網路傳輸速度，透過I/O硬體輔助虛擬化技術，提供方便的使用性和無與倫比的可擴充性。先進的NVGRE、VXLAN、GENEVE網路虛擬化技術，可減輕處理器承擔的高工作負載，這是資料中心管理員為了服務更多用戶，使用覆蓋網路來進行虛擬機器的資料傳輸所造成的副作用。CLN4C44是高彈性、高效益的解決方案，適用於超大規模運算、雲端基礎建設、企業的資料中心，等等。

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可想而知，IFISC的眾多研究計畫，產生大量數據，尤其是「DISTANCIA-COVID計畫」，透過分析行動裝置的數據流量，藉此評估新冠肺炎防範措施的效益。IFISC需要能夠處理大量數據的伺服器產品，還要能使用跨平台的NoSQL資料庫技術MongoDB。

IFISC使用在2U機殼內，搭配AMD EPYC™ 7302P處理器和十二個固態硬碟(SSD)的R272-Z32。這款伺服器產品滿足IFISC的第三個運算需求：可靠的資料儲存、低延遲的資料傳輸功能。大量的儲存空間，透過非揮發性記憶體(NVMe)輕易使用，這種介面規範運用SSD的快速傳輸和低延遲特性，促進硬碟之間的快速資訊傳輸。《詞彙學習：常聽別人說非揮發性記憶體，你知道那是什麼嗎？》

技嘉伺服器的穩定特性受專業肯定，氣冷式伺服器標配智慧型溫控程式，透過基板管理控制器(BMC)監控關鍵零組件的溫度，並依照機殼內的溫度自動調整風扇速度，在溫控和電力使用效率(PUE)之間達到平衡。

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此外，SCMP (Smart Crises Management/ Protection)是技嘉的專利功能，當電源因過熱或風扇故障而發出錯誤警告，將自動讓處理器進入超低頻模式(ULFM)，防止伺服器關機，等到異常狀態解決了，系統將自動恢復正常運作。

「老實說，研究所內的科學家，大多不是電腦專家，」Pere Colet博士坦言，「幸好，技嘉和SIE了解我們的運算需求，提供完美的伺服器產品組合，解決我們的問題，我們很高興能跟他們合作。」

全球還有很多重要的問題有待解決，但我們不用灰心，因為，世界上最聰明的科學家，正在運用最先進的伺服器解決方案，想辦法找出問題的解方。技嘉科技很高興能提供先進的伺服器解決方案，支援IFISC的研究計畫。「創新科技，美化人生」是技嘉科技的企業宗旨，使用先進的科學發明，一定可以化解人類面臨的危機，只要大家同心協力，明天一定會更美好。

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