文章來(lái)自公眾號(hào)戴爾易安信解決方案

江湖俠客以武藝仗劍走天涯

而IT人只要手握合適的

基礎(chǔ)架構(gòu)和工具

就能控制程序工作方式

徜徉賽博朋克世界

這種對(duì)障礙的打破

對(duì)未知的探索精神

同樣適用于神經(jīng)信息學(xué)領(lǐng)域

研究人員正在借助

人工智能和計(jì)算資源

破譯人類(lèi)“腦洞”宇宙

解碼大腦的奧妙

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對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，分辨沙皮狗和卷曲的毛毯是一件很容易的事情。而對(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，它需要數(shù)小時(shí)和成千上萬(wàn)個(gè)例子進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)視覺(jué)與圖像識(shí)別，通過(guò)多個(gè)模型組成的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元來(lái)學(xué)會(huì)區(qū)分二者之間的差別。

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在這個(gè)可以對(duì)一切信息進(jìn)行編碼的世界，時(shí)至今日，即便人工智能已經(jīng)能夠“為你寫(xiě)詩(shī)”，然而面對(duì)極其復(fù)雜的人類(lèi)大腦，想要實(shí)現(xiàn)“復(fù)刻”依然長(zhǎng)路漫漫。人類(lèi)大腦可以說(shuō)是宇宙中最為精妙的系統(tǒng)，每個(gè)人類(lèi)大腦包含大約1000億個(gè)神經(jīng)元，能產(chǎn)生100多萬(wàn)億個(gè)連接。

多年來(lái)科學(xué)家持續(xù)研究人類(lèi)大腦的架構(gòu)，試圖創(chuàng)建功能類(lèi)似人類(lèi)大腦的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以開(kāi)發(fā)更多功能的人工智能模型，從而推動(dòng)醫(yī)療保健等研究。如今，Courtois神經(jīng)元建模項(xiàng)目（Courtois Project on Neuronal Modelling）正在實(shí)現(xiàn)為大腦“解碼”的目標(biāo)。

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大腦“讀心術(shù)”

隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多成熟的成像技術(shù)被應(yīng)用于探索大腦的功能中，磁共振成像技術(shù)(MRI)是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。Courtois神經(jīng)元建模項(xiàng)目正是使用磁共振成像技術(shù)對(duì)志愿者執(zhí)行各種認(rèn)知任務(wù)的大腦進(jìn)行研究。

具體來(lái)說(shuō)，來(lái)自麥吉爾大學(xué)和蒙特利爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)為項(xiàng)目招募了一批志愿受試者，讓他們?cè)诤舜殴舱癯上駲C(jī)中觀看視頻、看圖像和玩視頻游戲。研究人員在沒(méi)有使用任何金屬的情況下，利用3D塑料打印制造了一個(gè)新的游戲控制器，并連接光纖電纜，以便讓研究人員在受試者執(zhí)行任務(wù)時(shí)跟蹤和記錄他們大腦中的活動(dòng)。

Courtois神經(jīng)元建模項(xiàng)目本質(zhì)上是利用大腦數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以更類(lèi)似人類(lèi)的方式行事，其目標(biāo)是建立更強(qiáng)大的人工智能系統(tǒng)，復(fù)制大腦中的模式，然后利用這些模型訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將圖像快速準(zhǔn)確地映射到行動(dòng)上。

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通過(guò)廣泛的成像，該項(xiàng)目得以詳細(xì)繪制大腦的活動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，受試者會(huì)在掃描儀內(nèi)移動(dòng)手指，研究人員則記錄下他們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中的大腦活動(dòng)。然后研究人員會(huì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的不同工具來(lái)猜測(cè)參與者移動(dòng)的是哪根手指以及抓取等細(xì)節(jié)動(dòng)作。

因?yàn)榇竽X會(huì)預(yù)先知道人們的行動(dòng)，只要看一下受試者的腦成像數(shù)據(jù)，就可以知道他在做什么。而這種對(duì)大腦工作方式的神奇洞察力，需要從豐富的數(shù)據(jù)中獲取。

為此，研究人員每半秒拍一張受試者大腦的照片，并使用核磁共振成像儀記錄每個(gè)受試者大腦中500個(gè)小時(shí)的活動(dòng)情況。

除了大腦圖像，研究人員還在收集所有的視頻數(shù)據(jù)，以及受試者的生理數(shù)據(jù)，包括心跳、呼吸和眼睛的小動(dòng)作，分辨率非常高。所有這些輔助數(shù)據(jù)，最終都會(huì)被應(yīng)用在模型中，而這又會(huì)增加數(shù)十TB的數(shù)據(jù)量。

面對(duì)計(jì)算能力和存儲(chǔ)量方面的挑戰(zhàn)，Courtois神經(jīng)元建模項(xiàng)目需要具有大內(nèi)存容量的高性能計(jì)算（HPC）系統(tǒng)來(lái)處理TB級(jí)數(shù)據(jù)。

高性能計(jì)算是利用和分析大量數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算資源和信息資源的有效聚合和充分共享。經(jīng)過(guò)近些年高性能計(jì)算機(jī)器周邊生態(tài)的快速發(fā)展，它已成為前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域不可或缺的重要手段之一。

考慮到戴爾科技在高性能計(jì)算領(lǐng)域多年深耕，是HPC集群、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和軟件領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，研究團(tuán)隊(duì)決定與位于德克薩斯州的戴爾科技HPC與AI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室合作，利用Zenith超級(jí)計(jì)算機(jī)，來(lái)獲取計(jì)算資源以加速大腦繪圖。

天空中最亮的星

Zenith代表太陽(yáng)或月亮在天空中的最高點(diǎn)，寓意頂峰。位列全球最強(qiáng)高性能計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單的Zenith，亦是超級(jí)計(jì)算機(jī)集群中一顆大放異彩的明星。它常被用來(lái)支持大規(guī)模并行的傳統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用以及新興的機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載。

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Courtois神經(jīng)元建模項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在戴爾科技的幫助下開(kāi)發(fā)了更精確的模型，同時(shí)也提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練性能。同時(shí)，借助戴爾科技HPC與AI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的Zenith超級(jí)計(jì)算機(jī)，團(tuán)隊(duì)不到20分鐘就可以快速地完成訓(xùn)練。

項(xiàng)目創(chuàng)始人兼科學(xué)總監(jiān)、蒙特利爾大學(xué)副教授Pierre Bellec博士表示：

“ 

我們?cè)?019年6月獲得了該集群（Zenith）的使用權(quán)，它對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常有成效。

”

目前，Zenith超級(jí)計(jì)算機(jī)是基于戴爾易安信PowerEdge C6420和PowerEdge R740服務(wù)器而構(gòu)建。

PowerEdge C6420是一款2U服務(wù)器，可最多支持4個(gè)雙插座計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)直接液態(tài)冷卻選項(xiàng)，支持高瓦數(shù)處理器兼顧出色性能。用戶(hù)可以添加NVMe驅(qū)動(dòng)器和InfiniBand、Omnipath等結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)更高的可擴(kuò)展性。

戴爾科技長(zhǎng)期處于推動(dòng)客戶(hù)采用最新HPC技術(shù)的一線，以大力推動(dòng)廣泛的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究工作。

作為一個(gè)不斷發(fā)展的系統(tǒng)，未來(lái)Zenith將升級(jí)到由新一代PowerEdge C6520和PowerEdge R750服務(wù)器組合而成。

這將在許多方面帶來(lái)創(chuàng)新性的改進(jìn)，包括處理人工智能工作負(fù)載的能力、處理高性能計(jì)算工作負(fù)載的能力，以及集成最新一代加速器外設(shè)和網(wǎng)卡的能力。

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全新的戴爾易安信PowerEdge R750采用第三代英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器，在解決大規(guī)模并行線性方程方面可實(shí)現(xiàn)高達(dá)43%的性能提升，支持計(jì)算量最繁重的工作負(fù)載。

作為一款雙路通用服務(wù)器，PowerEdge R750支持2塊300W雙寬或6塊75W單寬GPU，可幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型，靈活適用VDI、人工智能和軟件定義存儲(chǔ)(SDS)等多種工作負(fù)載。

*戴爾易安信PowerEdge服務(wù)器搭載英特爾®至強(qiáng)®系列可擴(kuò)展處理器，在核心、緩存、內(nèi)存以及I/O方面進(jìn)行了大量?jī)?yōu)化，使得其在整體性能上有了極大的提升，可滿足多種工作負(fù)載需求。

縱觀HPC的發(fā)展歷史，戴爾科技可謂現(xiàn)代主流HPC Cluster集群的先驅(qū)者。

HPC始于上世紀(jì)六十年代末，經(jīng)過(guò)專(zhuān)用機(jī)、大型機(jī)、RISC架構(gòu)UNIX集群等幾個(gè)發(fā)展階段，在九十年代初期，以戴爾工作站搭建的Beowulf Cluster原型機(jī)研制成功，開(kāi)創(chuàng)了以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器/工作站運(yùn)行MPI，完成并行HPC作業(yè)的先河，戴爾科技因此正式進(jìn)入HPC領(lǐng)域，并于1999年將第一套HPC系統(tǒng)交付給康奈爾大學(xué)。

二十多年來(lái)，戴爾科技在HPC領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。作為首家提供HPC打包的方案廠商，戴爾科技先后推出了高密度、高性能的GPU計(jì)算服務(wù)器，以及創(chuàng)新性的存儲(chǔ)加速器（DAC）。此外，在很多大學(xué)、生命科學(xué)、制造業(yè)、能源等領(lǐng)域，戴爾科技都有非常多的HPC案例。

戴爾科技正在幫助更多類(lèi)似Courtois神經(jīng)元建模項(xiàng)目的客戶(hù)，提供廣泛的可簡(jiǎn)化HPC部署的技術(shù)組合，從而推進(jìn)和擴(kuò)展人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，為機(jī)器灌輸想象力，為未來(lái)解鎖更多可能性。

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