业务需求

　　卡尔加里大学需要在确保最大用电负荷不超过32千瓦的同时，优化计算能力，以便研究无序状态到有序状态的转变过程(比如水结成冰)中出现的现象。

　　解决方案

　　该大学实施了基于戴尔和英特尔技术的高性能计算(HPC)集群解决方案，在六只戴尔PowerEdge模块化刀片机箱中采用了88台戴尔PowerEdge刀片服务器，这些服务器搭载英特尔至强处理器。戴尔专业咨询(ProConsult)服务部门与戴尔合作伙伴：HPC Systems公司共同实施了该集群。

　　成效

　　•开机测试阶段或之后不需要更换硬件，集群利用率实现了每周7天、每天24小时都高达80%。

　　•避免了耗资5万美元升级电力系统

　　•在最大用电负荷不超过32千瓦的同时，计算能力比竞争对手高出1.5倍

　　•预计能够解决一些科研问题，从而有望挽救生命。

　　大家都知道把水放到冰箱里后发生什么：水会变成冰。但不大为人所知的是水结成冰过程中令人震惊的科学奥秘。实际上，没人知道水在大自然的作用下，如何从水这种无序状态变成冰这种有序状态的。

　　比如说，如果我们知道冰晶如何形成或者蛋白质如何折叠，就能研制出可能有助于防止植物冻伤的聚合物。我们可能有助于预防肾结石的形成。

　　大自然的奥秘

　　有助于解答这个问题的图景正在慢慢成形，不过可能几年之后才能完全破解奥秘。加拿大阿尔伯达省卡尔加里大学的教授兼化学系主任Peter Kusalik博士正在研究液态与固态的转变过程中的分子行为，主要的研究对象是水。

　　Kusalik说：“一群水分子自发变成一种有序排列的结构(比如像冰)的可能性非常小。不过我们知道，可能会出现这种情况。设想一下：10亿人每个人洗一副牌，每秒洗一次。那么需要上百亿年才能洗出一副有顺序的牌。我们很想弄明白帮助大自然发现有序状态的过程;为此，我们建立了计算机模型，研究从无序状态转变成有序状态的系统，之后我们可以进行详细研究。”

　　避免了耗资5万美元升级电力系统

　　Kusalik的研究所用的工具是一个计算机集群，由六只戴尔PowerEdge M1000e模板化刀片机箱和88台戴尔PowerEdge M600刀片服务器组成，这些服务器搭载低电压英特尔至强L5420处理器，运行Rocks Cluster管理软件和红帽企业Linux操作系统。

　　Kusalik领导的小组使用该集群，模拟了水变成冰过程中水的行为，并研究了模拟过程，这有望解释目前不知道的分子现象。

　　Kusalik的团队得到了加拿大创新基金会所拨的50万美元专款，根据厂商的反馈，最后选择了戴尔集群，而不是IBM、Sun和惠普的方案。虽然价格是最终决定选择戴尔的一个因素，但他们对这些厂商提出的要求是，确保各自解决方案的能耗不得超过32千瓦——因为摆放集群的机房最多只能提供这么大的电力。在最后分析阶段，戴尔的解决方案在满足这个电力要求的情况下，提供的计算能力比其他任何竞争对手高出1.5倍。这所大学可以使用现有的电源系统，因而省下了5万美元，仅占Kusalik所获得的专款的十分之一——要是升级电力系统，就要耗资5万美元。

　　实际使用的技术

　　服务：戴尔咨询服务部门；

　　硬件：戴尔PowerEdge M600和M610刀片服务器，搭载英特尔至强L5420处理器

　　戴尔PowerEdge M1000e模块化刀片机箱

　　软件：红帽企业Linux、Rocks Cluster管理软件

　　两个月内而不是两年内看到结果

　　项目的第二个阶段将添加68个节点的戴尔PowerEdge M610刀片服务器(搭载英特尔至强L5520处理器)。Kusalik还计划实施InfiniBand互连技术，以加快这些节点之间的通信速度。英特尔至强5500系列处理器将提升性能，并且让研究生们可以运行以前因时间紧张而无法运行的计算。

　　Kusalik说：“算法效率开始下降、处理速度变慢之前，并行处理的扩展能力只能到一定的程度。可是我们需要研究非常大的系统，以便观察我们感兴趣的现象。某一次计算所花的时间太重要、太有意义了。学生们要等几个月才能看到计算结果，但不用像以前那样要等好几年。搭载英特尔至强5520处理器的戴尔刀片让我们有望运行原本无法企及的大规模计算。”

　　迄今为止没有硬件问题

　　戴尔咨询服务团队协助一名现场工程师实施了该集群，戴尔商业合作伙伴APC Systems公司负责了所有的机架和冷却工作。Kusalik说：“戴尔和HPC的人员出色地安装了集群。他们的表现给我留下了很深刻的印象。我们以前也构建过另外几个集群;我遇到的情况总是这样，在首次上电期间、第一个月投入使用时，我们总是有几个部件无法使用，只好把它们换掉。而这回，我们在开机测试期间根本没遇到部件无法使用的情况。”

　　实际上，自集群投入使用以来，工作团队还没有遇到要求更换部件的硬件问题，集群的利用率实现了每周7天、每天24小时都高达80%。

　　挽救生命的应用

　　明白了无序状态到有序状态的转变，有望带来影响巨大的许多科学发现。肾结石是一种折磨人的疾病，影响着美国10%到15%的成年人，最近一年的治疗费用就高达20亿美元。了解晶体如何形成有望带来预防性措施，通过防止尿酸晶体形成，从而降低肾结石的发病率。

　　另一方面，蛋白质折叠是一个自然发生的过程;在这个过程中，无序的蛋白质链变成了清晰可辨的三维结构。对于许多蛋白质来说，正确的三维结构是蛋白质起到正常功能所必不可少的。研究发现，不正确的蛋白质折叠与克罗伊费尔特-雅各病以及老年痴呆症、杭廷顿氏舞蹈病和帕金森氏病等疾病与有关。了解蛋白质折叠现象有望带来治愈这些疾病的方法

　　不怕冻伤

　　这项研究成果的另一个潜在用途有望带来农业和水产业方面取得重大突破。Kusalik说：

　　“我的一名研究生对一组名为抗冻蛋白质的蛋白质产生了浓厚兴趣。比如说，你可能在寒冷环境下养鱼，这时鱼内体液会处在冰融点以下的温度。按理说，鱼会冻伤冻死，但实际上没有。这些抗冻蛋白质防止了结成冰。我们一直发现的现象之一是，这些抗冻蛋白质与某种复杂过程似乎有着相当紧密的联系。如果我们能明白这些蛋白质的工作原理，就能定制出具有这种特性的蛋白质或聚合物，然后运用到农作物上，让它们具有抗冻的特性。”

　　这项研究甚至可以运用到巧克力的生产上。Kusalik说：“你不希望生产的巧克力出现晶体。所以，可以想象的其中一件事就是往巧克力当中添加某种材料，以防止出现结晶。这样一来，巧克力不仅仅一周保持美味可口，还有可能好几个月都保持美味可口。”

　　而这是每个人都能享受到的好处。