科技公司在冠状病毒大流行中损失惨重。全球供应链已经中断,未来几个月举行的几乎每一场大型科技会议都被取消,超级计算机设施甚至已经开始先发制人地限制访客的访问。但科技正在进行反击,而且力度很大:每天都有越来越多的组织将超级计算能力投入到诊断、理解和反击COVID-19的工作中。
 
第一步是诊断
 
在超级计算机开始寻找治疗方法之前,由于中国湖北省的病例失控,研究人员争相对这种疾病进行简单的诊断。由于可用的测试工具有限(且迭代迅速),中国研究人员转向人工智能和超级计算来寻找答案。他们在中国第一台百亿亿次超级计算机“天河一号”上训练了一个人工智能模型,目的是区分COVID-19肺炎患者和非COVID-19肺炎患者的CT扫描。在一篇论文中,研究人员报告说,当用外部数据集测试这种方法时,准确率接近80%,大大超过早期的测试工具和人类放射科医生。
 
大炮很早就被取出来了
 
最早加入战斗的系统之一是世界上最强大的公开排名的超级计算机:Summit。橡树岭国家实验室(ORNL)将Summit公司每秒148次的浮点运算能力与冠状病毒上的一种关键“峰值”蛋白质进行了较量。研究人员认为,这种蛋白质可能是破坏冠状病毒感染能力的关键。测试各种化合物如何与关键病毒成分相互作用是一项极其耗时的任务,因此来自ORNL分子生物物理学中心的研究人员在Summit上获得了一个自由支配的时间分配,允许他们在几天内循环研究8000种化合物。
 
利用Summit,研究时间确定了77种化合物,它们可能是医学研究人员测试的有希望的候选。“我们需要Summit来快速获得我们需要的模拟结果。我们花了一两天的时间,而在普通的电脑上要花几个月的时间,”UT/ORNL CMB的主任、这项研究的首席研究员杰里米·史密斯(Jeremy Smith)说。研究人员正准备使用一种新的高质量的穗蛋白模型来重复这项研究。
 
主要的组织已经对冠状病毒计算的提议敞开了他们的大门和钱包
 
上周,美国国家科学基金会(NSF)发布了一封“亲爱的大学”(Dear College)信件,表达了对“非医学、非临床护理研究”提案的兴趣,这些研究可以立即用于理解如何建模和理解covid19的传播;普及和教育有关病毒传播和预防的科学知识;并鼓励制定应对这一全球挑战的进程和行动。两天后,它又发出了一封亲爱的同事信,特别邀请通过其高级网络基础设施办公室为COVID-19计算活动提供快速响应研究建议。作为对现有资助机会的补充,国家科学基金会还邀请了追加资助的请求。
尽管他们反应迅速,NSF并不是第一个打开钱包的。今年1月,欧盟委员会(European Commission)宣布了一项1000万欧元的计划,邀请各国表达对通过疫苗开发、治疗和诊断手段对抗covid19的项目的兴趣。然后,就在国家科学基金会最近一封致同事信的同一天,他们又宣布了另外3750万欧元的资金。
 
其中300万欧元已经拨给了意大利的Exscalate4CoV (E4C)项目,意大利是受影响最严重的国家之一。E4C是通过Exscalate运行的,Exscalate是一个超级计算平台,它使用一个包含超过5000亿个分子的化学库来进行病原体研究。具体来说,E4C的目标是识别药物的候选分子,帮助设计生化和细胞筛选测试,识别COVID-19和更多的关键基因组区域。
 
除了E4C之外,欧盟还强调了高性能计算生物分子研究卓越中心对潜在药物和抗体的“按需、大规模虚拟筛选”,以及对由欧洲高性能计算联合企业操作的超级计算机的“优先和即时访问”。据推测,随着美国国家科学基金会和欧盟委员会的资助机会得到利用,高性能计算将在对抗冠状病毒的战斗中发挥越来越大的作用。