案例研究：
红石社区学院
借助惠普 Z 系列和 NVIDIA，支持红石社区学院打造下一代课堂
摘要
IT 人员和教师通力合作，助力红石社区学院 (RRCC) 全体学生持续提升综合素质。作为这一发展的一部分，数学系把握住了利用计算机机器学习平台这一机会。RRCC 可以借助恰当的指导、基础设施和支持，打造出未来一代的教学体验。得益于惠普 Z 系列工作站的强大功能，RRCC 现在能够针对学生研究、教学用 Python 以及部门内容管理提供支持。
红石社区学院与机器学习
RRCC 的 IT 总监 Bill Cherrington 认为，必须保证为教师和学生提供合适的技术，这一点至关重要。也就是说，要定期与创新技术咨询委员会 (ITAC) 开展合作，让教学专家和信息技术专家齐聚一堂，针对使用新技术来支持并推动课程发展提出建设性的意见。
Cherrington 与数学系密切合作，为指导和帮助学生掌握机器学习的力量这一愿景提供了大力支持。第一步是支持直接在课堂上使用 Python，因为机器学习就是课程中一个新的数学主题。开设一门特别课程，教授 K 均值聚类算法和 K 近邻算法等方面的知识，利用开源库 TensorFlow 与 Keras 提供对向量机和前馈网络的支持。鉴于这是一门以项目为中心的课程，学生必须使用现代数据集来解决复杂的数学问题。
此外，Cherrington 还要求对学生研究项目提供支持，以便他们举一反三，触类旁通，学以致用。他们可以利用卷积神经网络、自然语言处理和递归神经网络，执行从 WiFi 流量分析和在线评论分类到高程分析、癌症诊断和蛋白质折叠的各种工作。IT 人员和教师通力合作，助力红石社区学院 (RRCC) 全体学生持续提升综合素质。作为这一发展的一部分，数学系把握住了利用计算机机器学习平台这一机会。RRCC 可以借助恰当的指导、基础设施和支持，打造出未来一代教学体验。得益于惠普 Z 系列工作站的强大功能，RRCC 现在能够针对学生研究、教学用 Python 以及部门内容管理提供支持。
挑战
该系教师过去习惯于使用搭载成品显卡的商务级工作站开展教学活动。在任何一间课堂中，让每位学生都能够使用现有技术，是红石社区学院教育工作的焦点所在。学生需要从互联网和 Github 获取开放数据源，并使用 Python 在课堂上构建模型。如果两间教室中的数十名学生都希望能在特定时间访问系统，则该系统将无法满足这一需求。事实上，学生们可能会在几天甚至几周后才能看到结果。如果学生处于隔离状态，则这个问题还会加剧，因为与远程访问相关的各类延迟会进一步阻碍他们顺利访问申请人数过多的系统。
此外，学生们还需要使用开源技术，这会引发一些新的难题，例如如何让软件堆栈保持全新状态以及如何与底层工作站兼容。每次更新 Linux、Nginx、Nextcloud、Python 3、Docker、Jupyter Lab、TensorFlow、Keras、RStudio 和 CUDA 时，都会面临停机风险。Cherrington 及其团队一直试图紧跟实时动态，力求了解所更新的内容、确定更新的合适时机以及弄清楚工作流程或工作负载会受到的影响。遗憾的是，这是整个业界普遍面临的挑战，因为与维持可靠性、优化水平和正常运行时间相关的更新难题很容易让人不知所措。
要求
RRCC 需要能够提供高水平性能、支持更高并发性，以及支持数据访问、数据交互和协作的系统。与一家善于倾听和乐于提供指导的供应商建立合作关系，对 RRCC 而言同样非常重要。该校希望与能够及时提供建议、指导和支持的技术供应商分享其愿景并进行密切合作，因为 RRCC 希望多个课堂和多个院系能够同时享受到新技术带来的福利。惠普隆重推出 Z 系列。
惠普 Z 系列搭档现代技术打造现代课堂
RRCC 如今采用的是第一代 HP Z8 工作站。这款电脑为学校提供了使用示例所需的容量、规模、性能和可靠性。学生现在可以使用基于 Docker 容器构建的个人实验室环境和 Jupyter Hub 来访问 Python 示例和讲座。学生研究人员可以访问协作数据集并和共享计算资源。在了解到学生们能享受到一致的终端用户体验并且这样的体验有助于延长正常运行时间、提高可靠性和提供更好的支持后，Cherrington 及其团队倍感欣慰。
性能
惠普 Z 系列配备了两个英特尔® 至强® CPU、192 GB 的内存、6 TB 的 NVMe 存储空间和两个强大的 NVIDIA RTX 8000 GPU，是一款功能齐全的系统，解决了 RRCC 在性能方面遭遇的难题，还大幅节省了学生完成项目所需的时间。旧系统过去要耗费几周才能完成的工作，新系统如今只需几小时就可以完成，而且是多名学生同时完成。
“我们已经能大幅缩短完成某个流程的时间。以前要几周才能完成的工作，现在新服务器只用几个小时就能搞定。这种巨大的进步激发了大家对其他课程领域的兴趣。”
Bill Cherrington
红石社区学院 IT 总监
性能优势的重要性可从学生的期末考试中窥见一斑。采用惠普 Z 系列前，学生周五参加的考试要在下周五才会出结果。现在，使用 Z8 工作站的教师可以在周末两天内完成考卷批阅。
我们以适当的方式将强大的 Z8 工作站部署在各个位置，让我们的学生可以使用前沿硬件和行业软件工具。RRCC 可以借助 Z8 引入数据科学概念、计算数学和前沿研究，无需为学生付出额外成本或为教室配备额外硬件。
Bill Cherrington
红石社区学院 IT 总监
成本
各类院校在采购新技术时都难免受到预算限制。惠普 Z 系列和 HP Z8 工作站可让 RRCC 物有所值。性价比超值的惠普 Z 系列是契合 RRCC 需求的理想系统。了解该校的实际情况和预算额度后，我们为 RRCC 提供了面向未来的 Z8 工作站，既可以满足当前需求，又可以按需轻松更新、改造或缩减以应对未来需求。
“我们的预算有限，无法承担错误决策带来的后果。惠普深知这一点，所提供的优质解决方案不仅经济实惠，还可与开源架构配合使用。”
Bill Cherrington
红石社区学院 IT 总监
协作与支持
将设备进行相应设置即可使用开源软件，无需学生和学校购买软件，就可以让学生按需访问材料。在 IT 人员、教职工和惠普工作人员的通力协作下，利用惠普 Z 系列搭建而成的教学平台规模适中，可以轻松满足课堂需求。
“这不仅仅是将内存、处理器、视频卡和固态硬盘放入 Z8 设备中，其中涉及到了许多耗费心力的思路和过程。惠普带来了自己的技术工程师和 AI 教育员工了解我们特有的问题。这 [RRCC 与惠普的关系] 已超越了供应商与客户的关系，而是两个为同一目标而奋斗的实体间伙伴关系。为了让红石社区学院的这项工作结出累累硕果，我们需要他们提供的可靠产品和专业知识。”
Bill Cherrington
红石社区学院 IT 总监
远程访问与可靠性
由于当前疫情要求大多数学校采用居家和在校混合教学模式，RRCC 需要一种方法来满足这些需求。在惠普 Z 系列工作站的协助下，学生可以远程访问教学平台。即使不在教室，也可以随时按需获取资源。
“数学课是每名学生都要参加的课程，因此，与额外在校园内建造和维护昂贵的实体计算机实验室相比，建立一个远程平台对财务和后勤更具意义。这样的平台允许学生在校内外按需访问其中的工具，便于他们根据自己的时间和所在安排学习任务。最后这一点尤其重要，因为我们在当前疫情下需要用到越来越多的远程资源。”
Bill Cherrington
红石社区学院 IT 总监
从 IT 的角度来看，其系统可靠性大幅减少了维护时段。曾经需要驱车两小时亲自到教室通宵监控升级以及一个月内出现数次停机的麻烦情况已经一去不复返，如今，每季度只需进行一次维护，而且几乎不会影响学生使用设备。
重要的事实
RRCC 教职工认为，打造可供学生远程访问以及（通过共享资源）与高性能计算工具进行交互的自定义开源平台，对于提升该学院的教育水平非常重要。RRCC 根据自身需求对惠普 Z 系列进行适当配置，打造出的工作站既支持在横向上扩展规模，又支持在纵向上适应不断发展的理念。见到初始部署给出了如此耀眼的成果后，该校现已着手将相同的系统和工作流程应用到物理、化学、生物等不同院系的更多课堂中。访问和使用机器学习技术有助于更多学生在各自领域提高自己的数据素养。惠普 Z 系列和 NVIDIA 可以满足 RRCC 继续对其教育方法进行现代化改造和革新的需求。
硬件和软件
采用的
惠普 Z 系列系统
RRCC 所用惠普 Z 系列系统
配置如下：
硬件：
• 第一代 HP Z8 工作站
• 2 个 NVIDIA® RTX 8000 GPU
• 6 个 32 GiB DIMM DDR4 同步寄存（缓冲）2666 MHz (0.4 ns) 内存条
• 2 个英特尔® 至强® 金牌 6136 CPU (3.00 GHz)
• 3 个 2 TB NVMe 驱动器
• PCIe v3.0
软件：
• Ubuntu Linux® 18.04
• Docker
• 带 Jupyter Lab 的 Python 3、TensorFlow、Keras 和 RStudio
• Nextcloud
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4AA7-9684ENW，2021 年 1 月