UNLV的NSCEE借助PBS Professional加快阿尔茨海默症的研究

本文摘要（由AI生成）：

本文概述了内华达大学拉斯维加斯分校的国家能源及环境超级计算中心面临的挑战与解决方案。作为特高研究型大学的研究支持机构，该中心负责高性能计算服务，支持多领域研究。然而，由于项目众多、数据密集，中心急需强化基础架构以提升远程访问和数据处理能力。为此，中心采用Altair的PBS Professional软件，有效提升了计算能力和效率，缩短了工作负载运行时间，特别是在阿尔茨海默症研究中成效显著。此举不仅优化了管理流程，还巩固了中心在国内外研究领域的领先地位。

项目介绍

内华达大学拉斯维加斯分校(UNLV)作为一家研究机构一直致力于实施严格的教育计划和设立最高教育标准。UNLV被卡内基教学促进基金会(Carnegie Foundation for the Advancement of Teaching)归类为“特高研究型大学”，开设了多种备受推崇的学术课程，并日益成为首屈一指的城市研究型大学。

国家能源及环境超级计算中心(NSCEE)作为UNLV的研究后盾，是一家提供全方位服务的超级计算机构，致力于开展现场与异地用户培训，拥有覆盖全国的网络，宗旨是在超级计算及其应用方面建立卓越的教育和研究体系。NSCEE针对能源、环境、医学信息及医疗服务方面的研发，面向学术与研究机构、政府以及私营企业提供相应培训及服务。

NSCEE拥有内华达州最先进的高性能计算(HPC)系统，并开展了一系列旨在解决全国性科研难题的项目，包括HPC、联网与医疗服务方面的应用。NSCEE的HPC资源和项目有力推动了内华达州的整体经济与社会发展。NSCEE已为200多个国家级和世界级科研项目提供支持，在美国的24个州以及美国以外的3个国家（德国、日本和加拿大）拥有庞大的用户群。

挑战

由于NSCEE所支持的研究项目数量庞大，而这些项目又多为计算和数据密集型项目，因此拥有强大、可靠的基础架构成为首先要达到的运作要求。NSCEE的基础架构必须做好支持数百个计算研究项目的准备，能够使不同区域的分散户在远程访问海量数据以完成他们的工作。

此外，NSCEE的许多项目对于政府和环保事业来说意义非凡，因此对于NSCEE系统的另一个关键要求就是及时性与可靠性。

解决方案

NSCEE执行董事JosephLombardo表示：“在我们中心的支持下，众多科学研究得以顺利实施，从而完成了一些极为重要和意义重大的计算研究项目。从全球大气层建模和化石能源研究到针对阿兹海默症的研究，我们为针对社会关键性问题的多个开创性研究项目提供计算支持。我们的科研人员需要随时都能够使用NSCEE的设备，他们需要专注于自己的研究，而不必为底层的基础架构担忧。”

NSCEE通过实施PBSProfessional来提高计算能力与效率的行动之一体现在阿尔茨海默症研究方面。阿兹海默症给现代社会带来了巨大的家庭、社会与经济负担。尽管相关人员在病理研究方面已经取得明显进展，但现有治疗方法的疗效仍十分有限，我们迫切地需要研究出新的治疗方法。

为了攻克这一难题，NSCEE与研究人员在一组阿尔茨海默症患者与另一组人数更多的普通患者之间进行了基因组对比。研究人员希望通过另外增加10,000多名患者（以及由此产生的基因组数据集）来提高先前分析的统计功效，这对于计算要求来说也意味着一次巨大的飞跃。

“无论是您的朋友、同事或是家人都包括在内，我们之中有谁没有接触过阿尔茨海默症患者吗？”Lombardo问道。“迄今为止，我们尚未进行过如此大规模的研究。我们希望通过研究来阐明阿尔茨海默症的基因根源，以便研究人员可以通过更多手段来确定潜在的原因和治疗方法。”

由于这些关键项目依托于NSCEE的超级计算能力，因此NSCEE需要的是可靠且易于管理和支持的基础架构软件。Lombardo表示：“我们希望提供工作负载管理系统的供应商能够随时为我们提供帮助，并乐于与我们协作。这也正是我们选择Altair的原因。”

NSCEE最初使用的是另一种商用调度程序作为其超级计算环境的作业调度系统，该系统将Supermicro和Cray硬件相结合，拥有20Tb的头节点本地磁盘。然而，为了确保可靠的性能和用户支持，NSCEE决定改用AltairPBS Professional工作负载管理软件。

NSCEE研究支持分析师RonYoung表示：“PBSProfessional极大地简化了我们的计算集群管理。我们原来的工作负载管理软件常常造成一些问题，而如今，使用PBS Professional就可轻松避免这些问题。此外，Altair是一家杰出的供应商和合作伙伴，他们强大的响应能力和技术支持让其脱颖而出，与我们先前的供应商相比确实有独到之处。我们仅用一个小时就完成了从初始安装到配置工作系统的流程。因此，我们打算将所有的集群系统都交给PBSProfessional进行管理。”

Young表示：“Altair的技术支持团队也提供了相当大的帮助，我们的所有问题都得到了迅速答复。”

“PBSProfessional软件的灵活性加上高质量的技术支持，整个部署过程变得轻而易举。通过使用 PBSProfessional，我们轻松地完成了先前的软件包很难实现的配置。”

结论

NSCEE使用的包括PBSProfessional在内的全新工作负载管理解决方案缩短了处理工作负载的总体运行时间。

RonYoung表示：“我们采用了包括PBSProfessional在内的全新解决方案，再加上我们的Rocks实施以及拥有共享内存计算节点的改进系统，处理时间缩短了50%以上。”例如，阿尔茨海默症项目的研究人员之前处理一个基因组需要8小时以上，而现在仅需要3小时左右。

此外，NSCEE认为PBSProfessional系统之所以能够提高系统可管理性和可扩展性，主要应归功于以下关键特点：

Ø 轻量化的解决方案

Ø 非常易于管理

Ø 不依赖于任何特定的操作系统

Ø 通过添加某些场所专用的处理插件/钩子程序，能够轻松地实现扩展

“这是一款更为轻量化的解决方案，在配置系统方面具有更大的灵活性。”Young说道。

NSCEE正在将所有的集群系统都迁移到PBSProfessional，以便大学的所有隶属成员都能够利用这些更高效的计算机。NSCEE还计划深入了解其他的PBS Works套件产品，例如，用于系统报告与计费的PBSAnalytics。

此外，NSCEE还打算利用PBSProfessional的灵活插件框架定制实施和减少总体吞吐量。例如，对资源分配进行微调并建立执行钩子程序，以更好地对基因组处理中的子任务进行调度。

例如，当NSCEE实施PBS插件进行调度并将每个基因组处理任务拆分为多个子任务时（不同基因组的子任务相互独立且处理需求各不相同），则可以进一步缩短处理时间。Young表示：“据初步估计，如果我们开发的调度插件能够以耗时最长的子任务为中心来调度某些耗时较短的子任务，从而最大程度缩短运行时间，则我们就可以提高总体吞吐量。”

由于PBSProfessional易于实施和使用，NSCEE的科研人员能够将更多的时间投入到研究而不是系统支持问题上。

“改用PBSProfessional真是一个明智的决定，”Lombardo 表示。“我们需要一位值得信赖的HPC供应商来为我们提供服务，也需要一款可靠的HPC工作负载管理系统来管理计算集群。Altair和PBSProfessional正是我们一直在寻找的解决之道。通过这一实施过程，NCSEE进一步优化了我们早已处于行业前沿的计算能力，并巩固了我们作为国内外研究领军者的地位。”