سعت جامعة كوينزلاند (UQ)، وهي مؤسسة بحثية عالمية المستوى، إلى تبسيط التقاط البيانات وتخزينها وتحليلها وإدارتها لبيئة الحوسبة عالية الأداء (HPC) الخاصة بها. بالتعاون مع Sundata شريك أعمال IBM، طورت الجامعة نسيج بيانات موحد باستخدام برنامج IBM® Storage Scale، مما أدى إلى تسريع أحمال تشغيل كثيفة الصور والذكاء الاصطناعي بشكل كبير.
لتسريع التعاون البحثي، بما في ذلك المشاريع المعقدة المستندة إلى الذكاء الاصطناعي، احتاجت جامعة كوينزلاند إلى حل تخزين يدعم مئات التيرابايت من البيانات التي يتم إنشاؤها يوميًا.
قامت UQ ببناء نسيج بيانات عالي الأداء يتم تشغيله وإدارته مركزيًا بواسطة IBM Storage Scale، وقد أضافت مؤخرا حل IBM Storage Scale System لدعم بيئة الحوسبة عالية الأداء الأسرع لديها.
كيف يمكننا استخدام تقنيات الموجات فوق الصوتية حتى تتمكن الأجسام المضادة العلاجية من التغلب على الحاجز الدموي الدماغي وإبطاء مرض الزهايمر؟ ماذا يمكن أن تعلمنا الدوائر العصبية لذباب الفاكهة عن تصميم الحركات الروبوتية؟ لماذا يؤدي الالتهاب الخلوي إلى الإصابة بالسرطان، وكيف يمكننا معرفة المزيد من خلال تصوير الخلايا الحية بحجم النانو في الوقت الفعلي؟ علة مستوى جامعة كوينزلاند، يعالج الباحثون المبدعون هذه الأسئلة وغيرها من الأسئلة الصعبة، مما يؤدي في الأغلب إلى اكتشافات يمكن أن تغير العالم وحياة الناس.
وتعتمد الفرق البحثية التي تركز على هذه الأسئلة على أسرع كمبيوتر مسرّع بوحدة معالجة الرسومات في الجامعة لتنفيذ أعمالها المتطورة. تم تصميم هذا الكمبيوتر فائق الإمكانات خصيصًا للعلوم كثيفة التصوير وأحمال تشغيل الذكاء الاصطناعي، جنبًا إلى جنب مع أنظمة الحوسبة عالية الأداء الأخرى في الجامعة، ويحتاج إلى تخزين بيانات سريع للغاية وقابل للتوسع ومرن متاح في أي وقت وفي أي مكان.
لإنشاء مسار أسرع من الاستيعاب إلى المعارف، سعى مركز الحوسبة البحثية (RCC) في جامعة كوينزلاند إلى نشر استراتيجية تخزين موحدة وعالية الأداء، وبنية لدعم وإدارة التقاط البيانات وتحليلها على مستوى الجامعة بشكل فعال.
أراد RCC حلًا لا يمكنه استيعاب النمو الهائل في حجم البيانات وسرعتها وتنوعها فحسب، بل يوفر أيضًا وصولًا سريعًا للبيانات. يقوم الباحثون في الجامعة بتوليد بيانات منظمة وغير منظمة باستخدام مجموعة متنوعة من أنظمة الكمبيوتر – من أجهزة الكمبيوتر المكتبية إلى مجموعات الحوسبة عالية الأداء (HPC) – ومن مجموعة هائلة من الأدوات العلمية، مثل ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي والمجاهر الضوئية وأجهزة تسلسل الحمض النووي، كما يوضح البروفيسور David Abramson، مدير مركز الحوسبة البحثية (RCC). يقول: "يتمثل نموذجنا حول البيانات في الاحتفاظ بنسخة منطقية واحدة منها ثم تقديمها بعدة طرق مختلفة، مما يجعل البيانات متاحة عندما وحيثما يحتاجها الباحث". أثناء تقييم الحلول المحتملة، بحث RCC أيضًا عن التقنيات التي يمكن أن تتوسع بما يتماشى مع احتياجات الجامعة في المستقبل.
قام RCC ببناء نسيج تخزين بيانات عالي الأداء يُعرف باسم MeDiCI (البنية التحتية لتخزين البيانات الحضرية)، مدعومًا ومُدارًا مركزيًا باستخدام IBM Storage Scale. "لكي يتمكن الباحثون من دفع عجلة الابتكار، يتعين عليهم أن يكونوا قادرين على إجراء أبحاث عالية الجودة في الوقت المناسب وبطريقة قابلة للتوسع وتخطي الحدود، والاستفادة من البنية التحتية للحوسبة البحثية المتطورة. وتساعد شراكتنا مع IBM في تلبية هذه الاحتياجات"، كما يوضح Jake Carroll، كبير مسؤولي التكنولوجيا في مركز الحوسبة البحثية في جامعة كوينزلاند. ”بفضل MeDiCI، يمكن للباحثين والطلاب في الجامعة والمعاهد الدولية الأخرى العمل بسلاسة مع البيانات المخزنة على أي مجموعة حوسبة في جامعة كوينزلاند والتعاون فيما بينهم.“
"عندما يجلس الباحثون، يرون جميع بياناتهم. إنهم لا يدركون أنها تتحرك بالفعل عبر الأسلاك الضوئية بسرعة عمياء من مركز بيانات بعيد،" يقول Abramson.
بالإضافة إلى ذلك ، يدعم نظام MeDiCI البنائي مجموعة متنوعة من المنصات والأدوات والبيانات. يقول Abramson: "يتيح لنا برنامج IBM Storage Scale توحيد جميع صوامع مصادر التخزين المختلفة لدينا في بنية تحتية واحدة متكاملة وذكية للتخزين ثم تقديم البيانات في أي بروتوكول مناسب، مما يؤدي إلى تحليلات أسرع وفائدة أكبر للموارد". يلتقط MeDiCI أيضا البيانات الوصفية للمشروع تلقائيًا، بما في ذلك المستخدمين والأدوات ومعلمات البيانات.
يواصل فريق RCC تطوير البنية التحتية لـ MeDiCI، حيث قام مؤخرًا بنشرها كحل تخزين لـ UQ HPC Wiener (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com). الهدف هو السماح للباحثين بفعل المزيد في نفس الإطار الزمني نظرًا لزيادة الإنتاجية التي توفرها المنصة. يوضح Carroll: "كنا بحاجة إلى حل لا يمكنه فقط الحفاظ على عرض نطاق ترددي كبير جدا من منظور غيغابايت في الثانية ولكن أيضًا متطلبات IOPS عالية جدا لدعم كميات هائلة من البيانات القادمة بمعدل غير مسبوق من أنظمة الأقراص والتخزين بالذاكرة الوميضية في وقت واحد".
يوضح كارول: "أردنا [منصة أجهزة مع] IBM Storage Scale لأن وظائفها أقرب ما يكون إلى التفرد". وأضاف: "مع حل IBM Storage Scale System، نحصل على جميع مزايا نظام الملفات المتوازي عالي السرعة داخل حاسوب فائق الإمكانات مع شفافية إدارة البيانات التي يوفرها نظام AFM وميزات IBM Storage Scale الأخرى. ويتناسب هذا التكامل مع سير العمل لمستخدمينا، وفي المخرجات العلمية، فإن سير العمل هو الأساس. ولهذا السبب نستفيد من التخزين المعرّف بالبرمجيات".
مع حل IBM Storage Scale System ، يمكن لجامعة كوينزلاند دعم أحجام البيانات الضخمة مع ما يصل إلى 40 جيجابايت من الإنتاجية والقدرة على التوسع إلى إكسابايت من التخزين، ويوفر نموذج السحابة الهجينة الخاص بها وصولاً سريعًا إلى البيانات الوصفية. مع ميزة تشفير المسح IBM Storage Scale RAID، تم تصميم الحل لدعم مستويات عالية من موثوقية التخزين والتوافر والأداء. إلى جانب AFM، فإنه يمكّن أيضًا RCC من تبسيط الوصول إلى البيانات ضمن أحمال تشغيل محددة للمشروع — مع الحفاظ على بنية تخزين واحدة مشتركة.
عملت فرق IBM Systems Lab Services وفرق المبيعات الفنية لأنظمة IBM في أستراليا مع Sundata وRCC لنشر حل IBM Storage Scale System GH14S بسرعة على شبكة InfiniBand ودمجه مع بنية MeDiCI IT الشاملة. عملت الفرق بشكل متماسك مع الاهتمام بأدق التفاصيل في كل مرحلة من المراحل، حيث تم تنفيذ المجموعة في خمسة أيام.
قامت RCC مؤخرًا بتنفيذ عرض IBM Storage Insights ، وإدارة التخزين المستندة إلى السحابة، ومنصة الدعم مع التحليلات التنبؤية. إنه يوفر للفريق رؤية أكثر تعمقًا وتماسكًا عبر البنية التحتية بأكملها، مما يتيح أداء أعلى من خلال حل المشكلات بشكل أسرع.
قامت شركة IBM مؤخرًا بوضع IBM Storage Scale System 5000 جديد في جامعة كوينزلاند لإجراء اختبارات وتقييم مكثفة. يقول Abramson إن IBM تتشارك مع RCC لأنها طورت سمعة لتوسيع التقنيات الحالية.
"لقد أظهرنا بالفعل ابتكارًا كبيرًا في تطبيق مقياس التخزين في الجامعة. لقد تمكنا من تقديم ملاحظات حول مدى نجاحه في بيئتنا وأين يمكن تحسينه،" يوضح Abramson. "أنا متحمس جدا لأن أتمكن اختبار الأجهزة الرائدة الأخرى لشركة IBM على احتياجاتنا البحثية الأكثر تطلبًا."
من خلال نسيج بيانات موحد يتميز بتقنيات IBM Storage Scale مثل إدارة الملفات النشطة (AFM) للوصول الى الملفات عبر الجامعة، يستطيع RCC تحسين وقت الباحثين وموارد الجامعة مع مركزية إدارة البيانات والتحكم في تكاليف تكنولوجيا المعلومات. عبر جامعة كوينزلاند، يمتلك الباحثون الآن قدرات حوسبة وتخزين شاملة لدعم إنشاء كميات هائلة من البيانات على نطاق واسع وتشغيل أحمال التشغيل المعقدة.
مع عرض النطاق الترددي الموسع وعمليات الإدخال والإخراج في الثانية (IOPS) المتاحة من جهاز IBM Storage Scale System، يمكن لفرق البحث التي تعتمد على نظام Wiener HPC معالجة البيانات بسرعات غير مسبوقة. يقول Carroll: "يحتل التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي مركز الصدارة مع نظام IBM Storage Scale System GH14S الذي يعمل على تمكين كيفية استخدام وحدات معالجة الرسومات الخاصة بحاسوبنا فائق الإمكانات، مما يتيح للباحثين إنجاز المزيد في نفس الإطار الزمني وتسريع وقت الاكتشاف". في الواقع ، قدمت مصفوفة التخزين الجديدة عائد استثمار في ساعتين فقط، بناءً على تحسينات الأداء التي توفر على باحثي التصوير الطبي عبر جامعة كوينزلاند مئات الساعات من المعالجة كل أسبوع.
في معهد كوينزلاند للدماغ (QBI) التابع لجامعة كوينزلاند، على سبيل المثال، قلل علماء الأعصاب الذين يدرسون مرض الزهايمر الوقت اللازم لتشغيل أحمال تشغيل مشروعهم، والمعروف باسم تحليل العناصر المحدودة ، بنسبة 74 في المائة تقريبا، مما أدى إلى تقليص وقت التشغيل إلى 18,72 ساعة. من خلال فهم أعمق لتوزيع الموجات فوق الصوتية على الجمجمة البشرية، يمكن للباحثين تطوير التكنولوجيا اللازمة للتغلب على الحاجز الدموي الدماغي لتوصيل الدواء. يوضح Carroll: "إنها مهمة معقدة للغاية، وتحتاج إلى قدر هائل من طاقة الحوسبة والتخزين".
وفي حالة أخرى، طور QBI وباحثون آخرون يبحثون في الدوائر العصبية في ذباب الفاكهة طرقًا وراثية لتصنيف أنواع الخلايا العصبية الفردية والتلاعب بها. باستخدام Wiener، يمكنهم معالجة كميات من التيرابايت من مقاطع الفيديو عالية السرعة للحشرات الصغيرة وهي تتحرك، وقياس الحركات الدقيقة لقرون الاستشعار والبطن والمفاصل على ستة أرجل. من خلال معارف جديدة لدور كل خلية عصبية، يمكنهم فهم المبادئ التي تحكم المهام الحركية المعقدة بشكل أفضل، مثل سلوك المشي والطيران.
في معهد العلوم البيولوجية الجزيئية بجامعة كوينزلاند، يستخدم الباحثون الذين يدرسون الالتهاب الخلوي الفحص المجهري للصفائح الضوئية الشبكية لالتقاط صور 4D عالية الدقة للعمليات الخلوية الحية. عند عرضها باستخدام عملية نمذجة رياضية تعرف باسم الفحص المجهري لإزالة الالتفاف، توفر الصور نظرة غير مسبوقة في الوقت الفعلي على كيفية تشكل السرطان. يساعد حل التخزين من Wiener في جعل ذلك ممكنًا، بما في ذلك تقليل وقت إزالة الالتفاف بأكثر من 70 بالمائة. وفر RCC للباحثين وقتًا إضافيًا من خلال بناء بوابة سهلة الاستخدام لتبسيط مهام إزالة الالتفاف.
"علينا توفير أفضل بنية تحتية ممكنة لدعم مجموعة هائلة من المساعي البحثية. بالنظر إلى النمو الهائل للبيانات، نحتاج أيضًا إلى تحقيق وفورات الحجم،" يقول Carroll. "تساعد كلًا من IBM و Sundata في جعل ذلك ممكنًا."
لأكثر من قرن من الزمان، حافظت جامعة كوينزلاند (UQ) (الرابط موجود خارج موقع ibm.com) على سمعة عالمية في تقديم الريادة المعرفية من أجل عالم أفضل. إن أكثر التصنيفات المرموقة والمعترف بها على نطاق واسع للجامعات العالمية تضع جامعة كوينزلاند باستمرار بين أفضل الجامعات في العالم. كما فازت جامعة كوينزلاند بجوائز تدريس وطنية أكثر من أي جامعة أسترالية أخرى. إن هذا الالتزام بجودة التدريس يمكّن طلابنا الحاليين البالغ عددهم 53,600 طالب، الذين يدرسون في فروع الجامعة الثلاثة، من إحداث تغيير إيجابي في المجتمع. أبحاثنا لها تأثير عالمي، يقدمها مجتمع بحثي متعدد التخصصات يضم أكثر من 1500 باحث في كلياتنا الست، وثمانية معاهد بحثية، وأكثر من 100 مركز بحثي.
قانوني
© حقوق النشر محفوظة لشركة IBM Corporation لعام 2020. IBM Corporation, IBM Systems Hardware, New Orchard Road, Armonk, NY 10504.
أُنتج في الولايات المتحدة الأمريكية، أكتوبر 2020.
IBM وشعار IBM وibm.com هي علامات تجارية لشركة International Business Machines Corporation، مسجلة في العديد من الاختصاصات القضائية في جميع أنحاء العالم. قد تكون أسماء المنتجات والخدمات الأخرى علامات تجارية لشركة IBM أو شركات أخرى. تتوفر القائمة الحالية للعلامات التجارية لشركة IBM على الويب ضمن علامة التبويب "معلومات حقوق النشر والعلامات التجارية" على www.ibm.com/sa-ar/legal/copytrade.shtml.
يصبح هذا المستند ساريًا بدءًا من تاريخ النشر الأول، ويجوز لشركة IBM تغييره في أي وقت. يحدد شركاء أعمال IBM أسعارهم الخاصة، والتي قد تختلف. لا تتوفر جميع العروض في جميع الدول التي تعمل فيها شركة IBM.
يتم عرض بيانات الأداء وأمثلة العملاء المذكورة لأغراض توضيحية فقط. قد تختلف نتائج الأداء الفعلي وفقًا للتكوينات وظروف التشغيل المحددة. تقع على عاتق المستخدم مسؤولية تقييم العمليات الخاصة بأي منتجات أو برامج أخرى مع منتجات وبرامج IBM والتحقق منها. المعلومات الواردة في هذا المستند تُقدَّمُ "كما هي" دون أي ضمانات صريحة أو ضمنية، مثل جميع ضمانات الصلاحية التجارية، أو الملاءمة لغرض معين، أو الضمانات والشروط الخاصة بعدم انتهاك حقوق الأطراف الأخرى. تشتمل منتجات IBM على ضمان وفقًا لشروط الاتفاقيات التي تُوفَّر بموجبها وأحكامها.
قد يتم الإبلاغ عن سعة التخزين الفعلية المتاحة لكل من البيانات غير المضغوطة والمضغوطة وستختلف وقد تكون أقل مما هو مذكور.
ملاحظة: صورة المساحة الرئيسية في دراسة الحالة هي صورة مخزنة.