圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)
文丨最極客，作者丨東方亦落
現(xiàn)在中國(guó)的疫情已經(jīng)基本得到了控制，但糟糕的是疫情在中國(guó)以外愈加嚴(yán)峻。面對(duì)人類(lèi)共同的敵人，全球各種力量都在盡力繼續(xù)對(duì)抗新冠肺炎。在與病毒斗爭(zhēng)的過(guò)程中可以看到，抗擊的力量來(lái)自各個(gè)方面，算力也在其中。
近日IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit 也加入抗疫行列，以其超強(qiáng)的計(jì)算能力，在全球已知的8000種藥物和化學(xué)物中，尋找可能治愈新冠肺炎的那種，該項(xiàng)目白宮也參與其中。此外英偉達(dá)、英特爾等公司同樣將自家的算力貢獻(xiàn)。在中國(guó)，騰訊、阿里、滴滴等企業(yè)和機(jī)構(gòu)都在算力抗疫方面做出努力，并取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
算力抗疫的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，從文獻(xiàn)查找、藥物成分研究到監(jiān)測(cè)流動(dòng)人口信息、進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、維護(hù)防疫平臺(tái)運(yùn)行等，幾乎涉及了抗疫所需的全部領(lǐng)域。那么這些功能是如何通過(guò)算力具體實(shí)現(xiàn)的？在這一過(guò)程中，算力對(duì)推動(dòng)人類(lèi)與病毒抗?fàn)幍倪M(jìn)程起到了怎樣的作用？又會(huì)對(duì)未來(lái)產(chǎn)生何種影響呢？
基于強(qiáng)大算力的支撐，Summit搜尋藥物的進(jìn)展相當(dāng)之快，兩天之內(nèi)就將數(shù)千種藥物的范圍縮減到77種，如果是一般的電腦則需耗時(shí)數(shù)月。該項(xiàng)目的研究人員根據(jù)病毒基因組、傳播機(jī)制等病理信息，設(shè)計(jì)出了篩選匹配藥物的程序，讓Summit自動(dòng)尋找能與冠狀蛋白結(jié)合的藥物，然后通過(guò)算力與機(jī)器學(xué)習(xí)，分組迅速模擬冠狀蛋白進(jìn)行微小運(yùn)動(dòng)的方式，解決了原本異常復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題。
這個(gè)過(guò)程和研發(fā)新藥與疫苗相比將更為迅速。一旦找到合適的藥物，就可直接跳過(guò)在研發(fā)、試驗(yàn)方面需要花費(fèi)的數(shù)年時(shí)間。該項(xiàng)目由IBM與白宮科技政策辦公室、美國(guó)能源部共同開(kāi)發(fā)，并且還有NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）、麻省理工學(xué)院、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)等合作伙伴參與其中，可見(jiàn)美國(guó)方面對(duì)“算力抗疫”的重視。
Summit是由ORNL（美國(guó)能源部OakRidge國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）在2018年6月發(fā)布的超級(jí)計(jì)算機(jī)。它最高能達(dá)到每秒20億億次的計(jì)算峰值，在特定應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)每秒330億億次的混合精度計(jì)算。而在Summit的諸多功能中，包括可以為AI與科學(xué)發(fā)現(xiàn)的整合提供可能性，可以幫助研究人員將機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的技術(shù)應(yīng)用到人類(lèi)健康的領(lǐng)域中，此次尋找對(duì)抗疫情的藥物就與此項(xiàng)技術(shù)有很大關(guān)聯(lián)。
除了IBM，國(guó)外也有其他企業(yè)或機(jī)構(gòu)在憑借算力抗擊疫情。斯坦福大學(xué) Pande 實(shí)驗(yàn)室發(fā)起的Folding@home計(jì)劃，是用于疾病研究的分布式計(jì)算項(xiàng)目。目前Folding@home正研究如何讓小分子和抗體療法瞄準(zhǔn) COVID-19的“元兇”，即新冠病毒。來(lái)自全球的用戶都可以為該項(xiàng)目貢獻(xiàn)個(gè)人計(jì)算機(jī)上的空閑算力，就連PS游戲機(jī)也可加入其中。
這一公益性質(zhì)項(xiàng)目的參與者包括英偉達(dá)、索尼、英特爾、微星等企業(yè)。可以說(shuō)是群策群力，共同通過(guò)算力來(lái)推進(jìn)對(duì)疫情的抗擊進(jìn)程。在疫情面前，誰(shuí)也無(wú)法置身事外，中國(guó)的許多企業(yè)也紛紛從算力著手，并且全方位多角度地實(shí)現(xiàn)了對(duì)算力的應(yīng)用。
1月29日，阿里云宣布在疫情期間向全世界的公共科研機(jī)構(gòu)免費(fèi)開(kāi)放一切AI算力，以加快新冠肺炎新藥和疫苗的研發(fā)速度。在這個(gè)過(guò)程中，有大量的文獻(xiàn)篩查、數(shù)據(jù)分析和科學(xué)超算工作需要完成，而阿里云提供的AI算力可以在這些方面起到很大的作用。
在此之前，阿里云就曾與相關(guān)機(jī)構(gòu)合作，在算力方面對(duì)醫(yī)療研究做出過(guò)貢獻(xiàn)，例如用15分鐘的時(shí)間，完成了普遍需要120個(gè)小時(shí)才能完成的高精度的個(gè)人全基因組測(cè)序。而此次阿里云為疫情的藥物研究提供SCC超級(jí)計(jì)算集群和CPU集群；針對(duì)病毒植株感染者的DNA提取提供阿里云超算支持；為全球范圍內(nèi)的大規(guī)模文件篩查和分析提供阿里云通用平臺(tái)支持；為虛擬篩選提供阿里云AI平臺(tái)支持。
騰訊云在1月29日~2月6日每天都在進(jìn)行資源擴(kuò)容，日均擴(kuò)容云主機(jī)接近1.5萬(wàn)臺(tái)，8天總共擴(kuò)容超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)云主機(jī) ，共涉及超百萬(wàn)核的計(jì)算資源投入。并且在本月開(kāi)放了超級(jí)算力設(shè)施，速度比普通計(jì)算機(jī)要快得多，用以幫助研究人員尋找治療措施。
2月1日，滴滴云宣布免費(fèi)向中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)和醫(yī)療及救助平臺(tái)開(kāi)放GPU云計(jì)算資源和技術(shù)支持，包括但不限于GPU云服務(wù)器、負(fù)載均衡SLB、彈性公網(wǎng)EIP等技術(shù)，用以支持抗擊疫情的相關(guān)工作。任何針對(duì)病毒研究、藥物開(kāi)發(fā)的公共科研機(jī)構(gòu)，醫(yī)院、學(xué)校、以及線上醫(yī)療平臺(tái)、免費(fèi)教育資源提供方等都可以聯(lián)系滴滴云，得到免費(fèi)算力的支持。
另外，曙光云撫州計(jì)算中心用兩天時(shí)間開(kāi)發(fā)了一套疫情排查管理上報(bào)系統(tǒng)并完成了測(cè)試上線，該系統(tǒng)可通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)掌握回鄉(xiāng)人員的相關(guān)信息，并且根據(jù)這些信息進(jìn)行分析，幫助制定科學(xué)的疫情監(jiān)督措施。
面對(duì)此次的災(zāi)難，抗疫戰(zhàn)同時(shí)也是一場(chǎng)“算力技術(shù)戰(zhàn)”。從中可以看到諸多大企業(yè)的身影，也可以看到算力的實(shí)際應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。而中國(guó)在算力方面的實(shí)力又尤其強(qiáng)悍，相信在未來(lái)持久的“戰(zhàn)爭(zhēng)”中還能起到更重要的作用。
這次美國(guó)以IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit為核心的抗疫動(dòng)作規(guī)模很大，多個(gè)國(guó)家級(jí)機(jī)構(gòu)參與其中。實(shí)質(zhì)上中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)在這代Summit出來(lái)之前實(shí)力一直相當(dāng)強(qiáng)悍，在全球第一的位置已經(jīng)坐了超過(guò)5年的時(shí)間，就在2017年世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排名中，中國(guó)的“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”還分別名列第一和第二。
雖然被Summit超越，但中國(guó)在超算領(lǐng)域的實(shí)力依然強(qiáng)悍。今年1月，美國(guó)權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》刊文，對(duì)2020年可能成為頭條的十大科學(xué)新聞作出了預(yù)測(cè)，其中提到中國(guó)有望在2020年建造出全球第一臺(tái)E級(jí)超算。
E級(jí)超算即百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，是國(guó)際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新與競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。美國(guó)、日本和歐盟都在努力推進(jìn)各自的E級(jí)超算開(kāi)發(fā)計(jì)劃。而中國(guó)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與創(chuàng)新，在超算領(lǐng)域進(jìn)入了以應(yīng)用需求引領(lǐng)系統(tǒng)研制的階段。
目前抗擊病毒是迫切的需求，所以中國(guó)的E級(jí)超算如果能夠按照預(yù)測(cè)那樣順利推出，結(jié)合目前算力抗擊疫情的經(jīng)驗(yàn)，加之中國(guó)的超算技術(shù)走在世界前端，必然能起到重要的推動(dòng)作用。
看看超級(jí)算力在疫情中實(shí)際的應(yīng)用情況，也可以讓這一點(diǎn)得到證實(shí)。大量的算力資源被用來(lái)進(jìn)行病毒的藥物篩選和病毒突變預(yù)測(cè)。國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心調(diào)度大量計(jì)算資源加以支持，優(yōu)先調(diào)度出兩個(gè)分區(qū)超出 400 個(gè)的計(jì)算資源，并調(diào)度了合作伙伴曙光昆山的DCU 資源和商湯公司的 GPU 資源，成立應(yīng)急工作組。
在超級(jí)算力的幫助下，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)與華為云聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)在2月針對(duì)病毒的多個(gè)靶標(biāo)蛋白，對(duì)8506種藥物進(jìn)行了篩選工作，僅用了7天就取得了階段性的成績(jī)。
從整個(gè)抗擊疫情的過(guò)程中，可以感受到算力的重要程度：算力可以提高基因測(cè)序效率，加快疫苗研發(fā)進(jìn)程；可以精準(zhǔn)掌握人員流動(dòng)情況，最大限度避免人傳人；可以模擬病毒突變預(yù)測(cè)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)病毒發(fā)展動(dòng)態(tài)。它還支撐著大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)的運(yùn)行，讓它們?cè)诳箵粢咔榈母鱾€(gè)環(huán)節(jié)盡可能多地發(fā)揮作用，包括云計(jì)算，背后也離不開(kāi)算力的支持。
企業(yè)和機(jī)構(gòu)也可利用算力做出貢獻(xiàn)，近年來(lái)整個(gè)社會(huì)計(jì)算資源迅速“云”化，手機(jī)應(yīng)用、信息系統(tǒng)的后臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)多借助云計(jì)算平臺(tái)。疫情期間，云計(jì)算迅速擴(kuò)容的優(yōu)勢(shì)在各類(lèi)應(yīng)用對(duì)計(jì)算力短期爆發(fā)性需求的緊急態(tài)勢(shì)下得以顯現(xiàn)，各種軟件的訪問(wèn)量暴漲，但仍能保持流暢運(yùn)行就是這種優(yōu)勢(shì)最好的外在體現(xiàn)。
中國(guó)的疫情能夠迅速有效地得到控制，離不開(kāi)算力的協(xié)助，但是這并不意味著我們可以對(duì)疫情放松警惕。就連Summit取得的進(jìn)展也不意味著一定能找到治愈方案，專(zhuān)家認(rèn)為，接下來(lái)完全確認(rèn)有效藥物依然還要用數(shù)月時(shí)間，人類(lèi)在以算力抗擊疫情這條路上也有很多阻礙需要去突破。
不過(guò)在人類(lèi)的智慧面前，病毒終究是可以被有效防治的。據(jù)說(shuō)這次的疫情不會(huì)像非典那樣被夏日的高溫曬死，上海市新冠肺炎醫(yī)療救治專(zhuān)家組組長(zhǎng)張文宏在近日的一個(gè)采訪中還表示疫情在明年春天可能出現(xiàn)小高峰。這樣看來(lái)，新冠病毒與人類(lèi)長(zhǎng)期共存也并非完全不可能，所以當(dāng)前算力對(duì)病毒的研究其實(shí)還有更大的價(jià)值和更深遠(yuǎn)的意義，而且如果未來(lái)再爆發(fā)新流行病，算力可用于模擬已有適用藥物的發(fā)掘，讓科研人員能更迅速地對(duì)藥物進(jìn)行試驗(yàn)。
在此次疫情中，國(guó)內(nèi)外的科技企業(yè)和機(jī)構(gòu)有錢(qián)出錢(qián)有力出力，都擔(dān)負(fù)起了社會(huì)責(zé)任，而算力就是重要的動(dòng)力來(lái)源之一。面對(duì)疫情，我們都是命運(yùn)共同體，針對(duì)新冠病毒的疫苗研究成功可能還要很長(zhǎng)時(shí)間，而算力在未來(lái)的抗疫之路上會(huì)成為打“持久戰(zhàn)”的利器，“算力抗疫”也將進(jìn)一步成為“風(fēng)潮”。
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