美国集中高性能计算资源对抗疫情 参与者包括微软谷歌AWS惠普IBM等

图：安置在美国橡树岭国家实验室的超级计算机 Summit

　　腾讯科技讯，4 月 7 日消息，据外媒报道，在与新型冠状病毒疫情的战斗中，我们需要动用所有的武器来击败这个敌人，而高性能计算(HPC)可能是最有价值的武器之一。应对这种病毒关键部分将是了解它的生物相互作用，并对各种治疗方案进行建模。这就是 HPC 模拟化学反应的能力可以提供帮助的地方。

　　美国联邦政府已经迅速集中了大量与 HPC 相关的资源，并将它们交给研究新型冠状病毒治疗和预防的研究人员使用。美国政府的计划名为新型冠状病毒高性能计算联盟，它将美国政府、工业界和学术界的力量聚集在一起，提供对强大高性能计算资源的访问权限。这个联盟的总计算能力超过 366petaflops，拥有 2839772 个 CPU 核心和 36058 个英伟达图形处理器，而且还在增加更多的资源。

　　最初参与该计划的行业领导者包括亚马逊 AWS、谷歌云（Google Cloud）、惠普企业、IBM 以及微软。随着该计划的展开，AMD 和英伟达也迅速加入其中。此外，美国能源部有几个提供资源和计算能力的国家实验室，包括阿贡国家实验室、劳伦斯·利弗莫尔国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、橡树岭国家实验室和桑迪亚国家实验室。

　　其他参与其中的联邦机构包括国家科学基金会(NSF)和美国宇航局(NASA)，最初参与的学术机构包括麻省理工学院和伦斯勒理工学院。自从最初宣布以来，已经有更多的大学和实验室加入这个高性能计算联盟。该联盟希望，通过提供对这些海量计算资源的访问，研究人员可以处理与生物信息学、流行病学和分子建模相关的大量计算，以“在几小时或几天内，而不是几周或几个月”得出关于新型冠状病毒复杂科学问题的答案。

　　美国能源部已经授权研究人员紧急访问橡树岭国家实验室的超级计算机 Summit。在 Summit 上运行两天的模拟，研究人员确定并研究了 77 种小分子潜在药物化合物，以对抗新型冠状病毒。而使用传统方法进行研究可能需要数年时间才能取得成果。

　　橡树岭国家实验室的研究人员对 8000 多种可能的化合物进行了模拟，以筛选那些与新型冠状病毒主要“刺突”蛋白结合的化合物，使其无法感染新的宿主细胞。病毒会利用刺突将它们的遗传物质注入宿主细胞。虽然最后的测试是利用传统方式进行的，但数字模拟可以缩小要测试的潜在化合物范围。Summit 是运算能力达到 200petaflop 的超级计算机，由 9000 多个 IBM Power9 CPU 组成，与 27000 多个英伟达 Volta 图形处理器相连。

　　作为高性能计算领域的领先者、Summit 的 GPU 提供商，英伟达可以提供许多工具来帮助研究人员。如前所述，该公司已经加入了新型冠状病毒高性能计算联盟，并将提供其在 AI、科学加速计算和计算机系统优化方面的专业知识。英伟达副总裁兼加速计算总经理伊恩·巴克(Ian Buck)领导着这个团队。

　　英伟达已经深入基因组分析领域，并于去年 12 月收购了基因测序软件公司 Parabricks。Parabricks 是另一个可以加速研究的工具，在几天而不是几周内就能得出结果。Parabricks 基因组分析工具包使用 GPU 将基因测序数据的分析速度提高 50 倍。为了帮助研究人员使用该工具，英伟达将向任何致力于对抗新型冠状病毒的研究人员提供为期 90 天的免费许可。

　　英伟达还引入了合作伙伴，这些合作伙伴可以提供额外的云计算服务和超级计算机中心来运行 Parabricks。这些合作伙伴包括甲骨文、Core Science 和 Net App。甲骨文通过 Oracle Cloud Infrastructure 提供英伟达 GPU Cloud (NGC)机器映像，Core Science 提供对英伟达 DGX 系统的免费访问，NetApp 通过 ONTAP AI 提供云连接存储。腾讯云还将为符合条件的科研机构提供最长 90 天的免费 GPU 实例。

　　但我们不一定要有超级计算机才能帮助战斗。如果尼家里有可用于游戏或内容创建的高性能计算机，也可以提供帮助。Folding@Home 项目已经存在多年，它将问题分解为较小的工作负载，可以在单个 PC 的分布式网络上运行。Folding@Home 程序通过将计算负载分解成较小的任务并将这些任务发送到运行客户端软件的个人 PC 来执行蛋白质动力学的分子动力学模拟。每台志愿者 PC 完成其较大模拟的一小部分，然后将其发送回项目的数据库服务器，在那里它们被合并到整个模拟中。

　　许多 Folding@Home 客户端的综合性能代表了总的计算能力，可以与世界上最快的超级计算机相媲美。由于新型冠状病毒疫情爆发，人们对该项目的兴趣激增，整个系统在 2020 年 3 月 25 日达到了大约 768petaflops 的运算速度。截至 3 月 30 日，该系统包括超过 356000 个英伟达图形处理器、超过 79000 个 AMD 图形处理器和超过 593000 个 x86 CPU。

　　事实证明，GPU 是加速许多工作负载的强大武器。虽然 GPU 是对抗电脑游戏中假想敌人的伟大工具，但它现在在现实生活中对抗新型冠状病毒的战斗中扮演着关键角色。英伟达在高性能计算软件和系统方面的巨大投资为这一努力提供了极好的支持。（腾讯科技审校/金鹿）