4月7日消息，據(jù)外媒報道，在與新型冠狀病毒疫情的戰(zhàn)斗中，我們需要動用所有的武器來擊敗這個敵人，而高性能計算(HPC)可能是最有價值的武器之一。應對這種病毒關鍵部分將是了解它的生物相互作用，并對各種治療方案進行建模。這就是HPC模擬化學反應的能力可以提供幫助的地方。

　　美國聯(lián)邦政府已經(jīng)迅速集中了大量與HPC相關的資源，并將它們交給研究新型冠狀病毒治療和預防的研究人員使用。美國政府的計劃名為新型冠狀病毒高性能計算聯(lián)盟，它將美國政府、工業(yè)界和學術界的力量聚集在一起，提供對強大高性能計算資源的訪問權限。這個聯(lián)盟的總計算能力超過366petaflops，擁有2839772個CPU核心和36058個英偉達圖形處理器，而且還在增加更多的資源。

　　最初參與該計劃的行業(yè)領導者包括亞馬遜AWS、谷歌云(Google Cloud)、惠普企業(yè)、IBM以及微軟。隨著該計劃的展開，AMD和英偉達也迅速加入其中。此外，美國能源部有幾個提供資源和計算能力的國家實驗室，包括阿貢國家實驗室、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室和桑迪亞國家實驗室。

　　其他參與其中的聯(lián)邦機構包括國家科學基金會(NSF)和美國宇航局(NASA)，最初參與的學術機構包括麻省理工學院和倫斯勒理工學院。自從最初宣布以來，已經(jīng)有更多的大學和實驗室加入這個高性能計算聯(lián)盟。該聯(lián)盟希望，通過提供對這些海量計算資源的訪問，研究人員可以處理與生物信息學、流行病學和分子建模相關的大量計算，以“在幾小時或幾天內(nèi)，而不是幾周或幾個月”得出關于新型冠狀病毒復雜科學問題的答案。

　　美國能源部已經(jīng)授權研究人員緊急訪問橡樹嶺國家實驗室的超級計算機Summit。在Summit上運行兩天的模擬，研究人員確定并研究了77種小分子潛在藥物化合物，以對抗新型冠狀病毒。而使用傳統(tǒng)方法進行研究可能需要數(shù)年時間才能取得成果。

　　橡樹嶺國家實驗室的研究人員對8000多種可能的化合物進行了模擬，以篩選那些與新型冠狀病毒主要“刺突”蛋白結(jié)合的化合物，使其無法感染新的宿主細胞。病毒會利用刺突將它們的遺傳物質(zhì)注入宿主細胞。雖然最后的測試是利用傳統(tǒng)方式進行的，但數(shù)字模擬可以縮小要測試的潛在化合物范圍。Summit是運算能力達到200petaflop的超級計算機，由9000多個IBM Power9 CPU組成，與27000多個英偉達Volta圖形處理器相連。

　　作為高性能計算領域的領先者、Summit的GPU提供商，英偉達可以提供許多工具來幫助研究人員。如前所述，該公司已經(jīng)加入了新型冠狀病毒高性能計算聯(lián)盟，并將提供其在AI、科學加速計算和計算機系統(tǒng)優(yōu)化方面的專業(yè)知識。英偉達副總裁兼加速計算總經(jīng)理伊恩·巴克(Ian Buck)領導著這個團隊。

　　英偉達已經(jīng)深入基因組分析領域，并于去年12月收購了基因測序軟件公司Parabricks。Parabricks是另一個可以加速研究的工具，在幾天而不是幾周內(nèi)就能得出結(jié)果。Parabricks基因組分析工具包使用GPU將基因測序數(shù)據(jù)的分析速度提高50倍。為了幫助研究人員使用該工具，英偉達將向任何致力于對抗新型冠狀病毒的研究人員提供為期90天的免費許可。

　　英偉達還引入了合作伙伴，這些合作伙伴可以提供額外的云計算服務和超級計算機中心來運行Parabricks。這些合作伙伴包括甲骨文、Core Science和Net App。甲骨文通過Oracle Cloud Infrastructure提供英偉達GPU Cloud(NGC)機器映像，Core Science提供對英偉達DGX系統(tǒng)的免費訪問，NetApp通過ONTAP AI提供云連接存儲。騰訊云還將為符合條件的科研機構提供最長90天的免費GPU實例。

　　但我們不一定要有超級計算機才能幫助戰(zhàn)斗。如果尼家里有可用于游戲或內(nèi)容創(chuàng)建的高性能計算機，也可以提供幫助。Folding@Home項目已經(jīng)存在多年，它將問題分解為較小的工作負載，可以在單個PC的分布式網(wǎng)絡上運行。Folding@Home程序通過將計算負載分解成較小的任務并將這些任務發(fā)送到運行客戶端軟件的個人PC來執(zhí)行蛋白質(zhì)動力學的分子動力學模擬。每臺志愿者PC完成其較大模擬的一小部分，然后將其發(fā)送回項目的數(shù)據(jù)庫服務器，在那里它們被合并到整個模擬中。

　　許多Folding@Home客戶端的綜合性能代表了總的計算能力，可以與世界上最快的超級計算機相媲美。由于新型冠狀病毒疫情爆發(fā)，人們對該項目的興趣激增，整個系統(tǒng)在2020年3月25日達到了大約768petaflops的運算速度。截至3月30日，該系統(tǒng)包括超過356000個英偉達圖形處理器、超過79000個AMD圖形處理器和超過593000個x86 CPU。

　　事實證明，GPU是加速許多工作負載的強大武器。雖然GPU是對抗電腦游戲中假想敵人的偉大工具，但它現(xiàn)在在現(xiàn)實生活中對抗新型冠狀病毒的戰(zhàn)斗中扮演著關鍵角色。英偉達在高性能計算軟件和系統(tǒng)方面的巨大投資為這一努力提供了極好的支持。(騰訊科技審校/金鹿)