從農(nóng)歷年三十開始，國家級超算中心和企業(yè)級超算平臺相繼加入醫(yī)療診治大軍，以提供軟件和算力支持的方式參與藥物篩選、基因組學(xué)檢測分析等進(jìn)程。這讓以往需以月乃至年為計的運算、檢測時間被縮短到幾天，一批老藥據(jù)此得到驗證通過，快速進(jìn)入臨床治療。

“到2月為止，深圳中心已經(jīng)調(diào)度了千萬機時（超算資源單位），這個數(shù)據(jù)還在增長?！苯邮?1世紀(jì)經(jīng)濟報道記者專訪時，國家超算深圳中心主任馮圣中如此介紹道。

在相鄰的湖南省內(nèi)，國家超算長沙中心也“把過年期間一些非緊急性任務(wù)進(jìn)行了重新調(diào)度和劃分，加班加點構(gòu)建了彈性資源調(diào)度云平臺，還緊急啟用了一部分新的大數(shù)據(jù)服務(wù)器?！遍L沙中心副主任彭紹亮向記者表示。

臨床治療背后的算力賽跑

原本已進(jìn)入假日模式的國家超算深圳中心在大年三十被一通電話打破了平靜。

下午一點多，中心主任馮圣中接到來自中山大學(xué)藥學(xué)院教授的電話，急尋計算資源。此前，教授已經(jīng)咨詢過了多家機構(gòu)未果。

“科技工作者養(yǎng)兵千日用兵一時，現(xiàn)在正是做貢獻(xiàn)的時候?！彼蛴浾弑硎?，當(dāng)時有同事買好了票準(zhǔn)備回湖北老家，因為臨時接到工作退了票。

當(dāng)天下午不久，深圳中心協(xié)調(diào)出了400個節(jié)點資源，免費提供給前述教授團隊，用于藥物篩選工作。

第二天也即大年初一，考慮到短時間內(nèi)后續(xù)計算資源可能無法快速到位，深圳中心向其他超算中心發(fā)出協(xié)同請求?！翱凑l能調(diào)度一些資源出來，先做軟件優(yōu)化工作，一旦有需要就可以馬上把計算任務(wù)提交過去。當(dāng)時在溝通之后，有幾家都提出響應(yīng)，提出免費支持。”

當(dāng)然這也基于國內(nèi)幾處國家級超算中心分別著力的應(yīng)用領(lǐng)域不甚相同，有些可能并無相關(guān)軟件支持，若移植計算任務(wù)會很難接收并處理，只能作罷。

據(jù)馮圣中介紹，超算中心在這段時間的工作核心包括兩部分：第一是技術(shù)性的，即在掌握原始計算數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，需要優(yōu)化對應(yīng)軟件環(huán)境，讓數(shù)據(jù)“跑起來”，這需要技術(shù)人員調(diào)教完成；第二是協(xié)調(diào)方面，超算中心的算力資源幾乎時時滿載，當(dāng)接到緊急任務(wù)時，就需要協(xié)調(diào)不那么緊迫的應(yīng)用延后處理?！皬拇汗?jié)到現(xiàn)在，深圳中心的近二十名工程師在輪班支持這些工作?！?/p>

到目前為止，深圳中心優(yōu)先調(diào)度了千萬機時的資源用于支持藥物篩選、基因組學(xué)等計算需求，這是相比往年來說最大的變化。馮圣中告訴記者，常規(guī)來說，深圳中心算力需求前三位的場景分別是新材料、生命科學(xué)和量子化學(xué)研究等，其中新材料需要的算力占中心資源的30%。

“這千萬機時都是從其他不那么緊迫的計算任務(wù)中擠出來，主要用于老藥新用的藥物篩選工作?！彼M(jìn)一步解釋道，從原理來說，醫(yī)藥專家將新冠病毒的蛋白分子結(jié)構(gòu)提出作為靶標(biāo)，老藥則在藥物分子庫中早有列出，通過調(diào)用軟件算法進(jìn)行相應(yīng)計算，就能找到相關(guān)適用的藥物。

“如果是完全從頭開始做藥物試劑，一般不是用于緊急的臨床需求，那么會從小分子開始層層篩選，結(jié)合實驗室的具體驗證逐漸縮小候選范圍，最后找到結(jié)果，這是一個很漫長的過程?！瘪T圣中舉例道，有時候可能花費了10億美元、研發(fā)了十年，都未必能研發(fā)出合適的新藥，也可能藥物會存在一定風(fēng)險。

在這些快速聚集的資源背后，一些被計算驗證通過的老藥開始用于臨床治療，一些也已走在路上。

馮圣中最近得到消息是，前述深圳中心算力支持的中山大學(xué)藥學(xué)院，已經(jīng)將得出的成果用于湖北省的幾十家醫(yī)院臨床使用。

在八百多公里之外的湖南長沙也在近日獲得了好消息。生命科學(xué)一直是國家超算長沙中心長期關(guān)注的重點領(lǐng)域，中心副主任彭紹亮主持并參與研發(fā)了三大系統(tǒng)，其中一個就涉及臨床治療。

專訪過程中他向記者介紹道，該系統(tǒng)是“基于超算的人工智能病原檢測和抗病毒藥物重定位大數(shù)據(jù)平臺”，其中構(gòu)建了最大規(guī)模異構(gòu)的生物醫(yī)藥網(wǎng)絡(luò)，提出人工智能病原微生物檢測和藥物設(shè)計方法。

“長沙中心目前已助力軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院毒物藥物研究所和軍事醫(yī)學(xué)研究院國家應(yīng)急防控藥物工程技術(shù)研究中心，發(fā)現(xiàn)了雷米迪維、氯喹、利托那韋等三種老藥在細(xì)胞層面對新冠病毒有抑制作用，后續(xù)的臨床測試和使用正在走相關(guān)程序報批?！迸斫B亮如此表示。

克服結(jié)構(gòu)化運算難題

彭紹亮告訴21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者，相比其他應(yīng)用，新冠病毒和抗疫數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、更新快、異構(gòu)等特點，對數(shù)據(jù)的計算分析和實時性處理提出了更高的要求。

“為此，國家超算長沙中心構(gòu)建了超算資源調(diào)度云平臺，可以根據(jù)每天的計算負(fù)載和數(shù)據(jù)傳輸開銷，動態(tài)調(diào)度合理安排計算、存儲、通訊資源，重點保障抗病抗疫任務(wù)?！?/p>

另一個難題是，原來用在醫(yī)療機構(gòu)的是小規(guī)模計算，轉(zhuǎn)換到超算中心的大規(guī)模平臺上，要維持穩(wěn)定地“跑數(shù)據(jù)”需要技術(shù)性優(yōu)化，但中心一般提供的是公共計算資源，并不會對特定需求修改計算機程序。

“針對這段時間疫情的科技攻關(guān)會跟常規(guī)不同，我們考慮可能要先相應(yīng)改善做到支持保障，之后再慢慢恢復(fù)?！瘪T圣中表示，這原本對超算中心的技術(shù)人員來說是常規(guī)工作，只是針對特定的需求，有時短期內(nèi)難以根本解決這些難題，會選擇權(quán)宜之計先支持運算起來再說。

一個多月時間內(nèi)，各地超算中心多管齊下，著力點早不僅限于臨床醫(yī)療。

彭紹亮告訴記者，開年到現(xiàn)在，長沙中心針對省內(nèi)防疫形勢，開展了一系列合作研發(fā)工作。包括聯(lián)合湖南省通信管理局搭建基于信令數(shù)據(jù)的疫情分析預(yù)警平臺；與湘雅系醫(yī)院、鵬城實驗室等單位研發(fā)“GeoAI：人工智能抗冠預(yù)警可視化系統(tǒng)”；分別聯(lián)合多家生物醫(yī)藥機構(gòu)聯(lián)合開發(fā)新冠病毒核算檢測試劑盒或其他家庭簡易式自查技術(shù)等。

“下一步，國家超級計算長沙中心將繼續(xù)集中力量，加力攻關(guān)，強化疫情防控技術(shù)研發(fā)和成果應(yīng)用?！彼硎?。

馮圣中則向記者介紹，除前述應(yīng)用之外，隨著返工潮的開啟，深圳中心還參與了疫情分析篩查、與鵬城實驗室和南方科技大學(xué)等機構(gòu)聯(lián)合進(jìn)行疫情發(fā)展趨勢研判等，目前主要為深圳市民提供出行參考?！捌渲兴懔σ笞畲蟮氖撬幬锖Y選，其次是基因組學(xué)分析，分析和研判工作目前來說對算力需求還不算太大。”

公共事件中的超算角色

馮圣中向21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者指出，“在抗疫過程中，我們看到在國家級單位之外，企業(yè)基于一些原因可能未必愿意拿出資源參與進(jìn)來，所以建立大型高水平的國家級超算中心很有必要，這是科研基礎(chǔ)設(shè)施，類似疫情中公立醫(yī)院發(fā)揮的作用?！?/p>

此外他建議建設(shè)專題性大數(shù)據(jù)中心，如傳染性疾病大數(shù)據(jù)中心等。“AI和大數(shù)據(jù)可以發(fā)揮很多作用，但目前還遠(yuǎn)不夠。比如能否更早發(fā)現(xiàn)問題、采取措施并精準(zhǔn)防控等?！彼e例道，在防疫早期的封城封路措施有些一刀切，但可以利用大數(shù)據(jù)等措施，分級分區(qū)進(jìn)行防控；基于大數(shù)據(jù)也可以在未完全掌握相關(guān)人群行動軌跡時，便能綜合獲得相應(yīng)信息?！八晕矣X得依托超算中心建立專題型大數(shù)據(jù)中心很有必要，尤其是應(yīng)對突發(fā)疫情等事件時?！?/p>

疫情還凸顯出掌握多學(xué)科交叉技術(shù)人才的重要性。放到超算領(lǐng)域，也并不只是懂得計算就足夠，還需要對專業(yè)領(lǐng)域有認(rèn)知和了解?！氨热缫咔榉揽鼐蜕婕凹部?、醫(yī)藥、臨床等各方面，這需要體制機制鼓勵和培養(yǎng)各種綜合能力人才?！?/p>

彭紹亮也強調(diào)了大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和超級計算應(yīng)用的重要性?！靶滦凸跔畈《痉窝滓咔楸l(fā)以來，大數(shù)據(jù)在疫情態(tài)勢研判、傳播路徑分析、精準(zhǔn)防控及后續(xù)治理中都扮演著重要角色。此外，隨著生命科學(xué)、材料、能源等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入和擴展，意味著需要更大規(guī)模的計算和存儲資源的支持和超級計算機整機系統(tǒng)的更新?lián)Q代，從而持續(xù)保持我國在國際超算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位?！?/p>