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“算力”抗疫,会比疫苗更有效吗?

摘要: 面对疫情,我们都是命运共同体,而算力在未来的抗疫之路上会成为打“持久战”的利器,“算力抗疫”也将进一步成为“风潮”。

图片来源@视觉中国

图片来源@视觉中国

文丨最极客,作者丨东方亦落

现在中国的疫情已经基本得到了控制,但糟糕的是疫情在中国以外愈加严峻。面对人类共同的敌人,全球各种力量都在尽力继续对抗新冠肺炎。在与病毒斗争的过程中可以看到,抗击的力量来自各个方面,算力也在其中。

近日IBM的超级计算机Summit 也加入抗疫行列,以其超强的计算能力,在全球已知的8000种药物和化学物中,寻找可能治愈新冠肺炎的那种,该项目白宫也参与其中。此外英伟达、英特尔等公司同样将自家的算力贡献。在中国,腾讯、阿里、滴滴等企业和机构都在算力抗疫方面做出努力,并取得了实质性的进展。

算力抗疫的应用范围相当广泛,从文献查找、药物成分研究到监测流动人口信息、进行大数据分析、维护防疫平台运行等,几乎涉及了抗疫所需的全部领域。那么这些功能是如何通过算力具体实现的?在这一过程中,算力对推动人类与病毒抗争的进程起到了怎样的作用?又会对未来产生何种影响呢?

一、中外“算力抗疫”如火如荼,多企业参与全方位抗击

基于强大算力的支撑,Summit搜寻药物的进展相当之快,两天之内就将数千种药物的范围缩减到77种,如果是一般的电脑则需耗时数月。该项目的研究人员根据病毒基因组、传播机制等病理信息,设计出了筛选匹配药物的程序,让Summit自动寻找能与冠状蛋白结合的药物,然后通过算力与机器学习,分组迅速模拟冠状蛋白进行微小运动的方式,解决了原本异常复杂的数学问题。

这个过程和研发新药与疫苗相比将更为迅速。一旦找到合适的药物,就可直接跳过在研发、试验方面需要花费的数年时间。该项目由IBM与白宫科技政策办公室、美国能源部共同开发,并且还有NASA(美国国家航空航天局)、麻省理工学院、阿贡国家实验室和国家科学基金会等合作伙伴参与其中,可见美国方面对“算力抗疫”的重视。

Summit是由ORNL(美国能源部OakRidge国家实验室)在2018年6月发布的超级计算机。它最高能达到每秒20亿亿次的计算峰值,在特定应用中能够实现每秒330亿亿次的混合精度计算。而在Summit的诸多功能中,包括可以为AI与科学发现的整合提供可能性,可以帮助研究人员将机器学习和深度学习的技术应用到人类健康的领域中,此次寻找对抗疫情的药物就与此项技术有很大关联。

除了IBM,国外也有其他企业或机构在凭借算力抗击疫情。斯坦福大学 Pande 实验室发起的Folding@home计划,是用于疾病研究的分布式计算项目。目前Folding@home正研究如何让小分子和抗体疗法瞄准 COVID-19的“元凶”,即新冠病毒。来自全球的用户都可以为该项目贡献个人计算机上的空闲算力,就连PS游戏机也可加入其中。

这一公益性质项目的参与者包括英伟达、索尼、英特尔、微星等企业。可以说是群策群力,共同通过算力来推进对疫情的抗击进程。在疫情面前,谁也无法置身事外,中国的许多企业也纷纷从算力着手,并且全方位多角度地实现了对算力的应用。

1月29日,阿里云宣布在疫情期间向全世界的公共科研机构免费开放一切AI算力,以加快新冠肺炎新药和疫苗的研发速度。在这个过程中,有大量的文献筛查、数据分析和科学超算工作需要完成,而阿里云提供的AI算力可以在这些方面起到很大的作用。

在此之前,阿里云就曾与相关机构合作,在算力方面对医疗研究做出过贡献,例如用15分钟的时间,完成了普遍需要120个小时才能完成的高精度的个人全基因组测序。而此次阿里云为疫情的药物研究提供SCC超级计算集群和CPU集群;针对病毒植株感染者的DNA提取提供阿里云超算支持;为全球范围内的大规模文件筛查和分析提供阿里云通用平台支持;为虚拟筛选提供阿里云AI平台支持。

腾讯云在1月29日~2月6日每天都在进行资源扩容,日均扩容云主机接近1.5万台,8天总共扩容超过10万台云主机 ,共涉及超百万核的计算资源投入。并且在本月开放了超级算力设施,速度比普通计算机要快得多,用以帮助研究人员寻找治疗措施。

2月1日,滴滴云宣布免费向中国的科研机构和医疗及救助平台开放GPU云计算资源和技术支持,包括但不限于GPU云服务器、负载均衡SLB、弹性公网EIP等技术,用以支持抗击疫情的相关工作。任何针对病毒研究、药物开发的公共科研机构,医院、学校、以及线上医疗平台、免费教育资源提供方等都可以联系滴滴云,得到免费算力的支持。

另外,曙光云抚州计算中心用两天时间开发了一套疫情排查管理上报系统并完成了测试上线,该系统可通过云计算、大数据分析技术掌握回乡人员的相关信息,并且根据这些信息进行分析,帮助制定科学的疫情监督措施。

面对此次的灾难,抗疫战同时也是一场“算力技术战”。从中可以看到诸多大企业的身影,也可以看到算力的实际应用范围相当广泛。而中国在算力方面的实力又尤其强悍,相信在未来持久的“战争”中还能起到更重要的作用。

二、算力支撑多种先进技术,未来或将打响抗疫“持久战”

这次美国以IBM的超级计算机Summit为核心的抗疫动作规模很大,多个国家级机构参与其中。实质上中国的超级计算机在这代Summit出来之前实力一直相当强悍,在全球第一的位置已经坐了超过5年的时间,就在2017年世界超级计算机排名中,中国的“神威·太湖之光”和“天河二号”还分别名列第一和第二。

虽然被Summit超越,但中国在超算领域的实力依然强悍。今年1月,美国权威学术杂志《科学》刊文,对2020年可能成为头条的十大科学新闻作出了预测,其中提到中国有望在2020年建造出全球第一台E级超算。

E级超算即百亿亿次超级计算机,是国际上高端信息技术创新与竞争的制高点。美国、日本和欧盟都在努力推进各自的E级超算开发计划。而中国经过几十年的发展与创新,在超算领域进入了以应用需求引领系统研制的阶段。

目前抗击病毒是迫切的需求,所以中国的E级超算如果能够按照预测那样顺利推出,结合目前算力抗击疫情的经验,加之中国的超算技术走在世界前端,必然能起到重要的推动作用。

看看超级算力在疫情中实际的应用情况,也可以让这一点得到证实。大量的算力资源被用来进行病毒的药物筛选和病毒突变预测。国家超级计算深圳中心调度大量计算资源加以支持,优先调度出两个分区超出 400 个的计算资源,并调度了合作伙伴曙光昆山的DCU 资源和商汤公司的 GPU 资源,成立应急工作组。

在超级算力的帮助下,华中科技大学同济医学院基础医学院等机构与华为云联合科研团队在2月针对病毒的多个靶标蛋白,对8506种药物进行了筛选工作,仅用了7天就取得了阶段性的成绩。

从整个抗击疫情的过程中,可以感受到算力的重要程度:算力可以提高基因测序效率,加快疫苗研发进程;可以精准掌握人员流动情况,最大限度避免人传人;可以模拟病毒突变预测,时刻监测、预测病毒发展动态。它还支撑着大数据、AI技术的运行,让它们在抗击疫情的各个环节尽可能多地发挥作用,包括云计算,背后也离不开算力的支持。

企业和机构也可利用算力做出贡献,近年来整个社会计算资源迅速“云”化,手机应用、信息系统的后台运转多借助云计算平台。疫情期间,云计算迅速扩容的优势在各类应用对计算力短期爆发性需求的紧急态势下得以显现,各种软件的访问量暴涨,但仍能保持流畅运行就是这种优势最好的外在体现。

中国的疫情能够迅速有效地得到控制,离不开算力的协助,但是这并不意味着我们可以对疫情放松警惕。就连Summit取得的进展也不意味着一定能找到治愈方案,专家认为,接下来完全确认有效药物依然还要用数月时间,人类在以算力抗击疫情这条路上也有很多阻碍需要去突破。

不过在人类的智慧面前,病毒终究是可以被有效防治的。据说这次的疫情不会像非典那样被夏日的高温晒死,上海市新冠肺炎医疗救治专家组组长张文宏在近日的一个采访中还表示疫情在明年春天可能出现小高峰。这样看来,新冠病毒与人类长期共存也并非完全不可能,所以当前算力对病毒的研究其实还有更大的价值和更深远的意义,而且如果未来再爆发新流行病,算力可用于模拟已有适用药物的发掘,让科研人员能更迅速地对药物进行试验。

在此次疫情中,国内外的科技企业和机构有钱出钱有力出力,都担负起了社会责任,而算力就是重要的动力来源之一。面对疫情,我们都是命运共同体,针对新冠病毒的疫苗研究成功可能还要很长时间,而算力在未来的抗疫之路上会成为打“持久战”的利器,“算力抗疫”也将进一步成为“风潮”。

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