为战疫助力,半导体功不可没


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图源:unsplash

过去的大半年里,有一件事一直牵动着全世界的关注,那就是研发治疗方案、疫苗以及疫情防控策略。一开始或许没有人想到,科技界能在这场抗疫战中发挥这么大的作用。

在一线工作人员和基层工作者埋头苦干的时候,研究人员和科学家们开始把目光转向人工智能寻求答案。在短短几个月内,新兴科技就被铺展开来实现最大程度的利用,极大地提高了计算能力,大幅增加了对高性能计算(HPC)的访问,总体上将研究速度拉升了几个数量级。

人工智能和高性能计算不仅被用于评估和开发治疗方案,还被用于研发候选疫苗,管控疫情封锁的实施和解除,获取和分析数字化病案,甚至被用于研发更优质的口罩。

在抗击新冠疫情的过程中,三星的半导体技术起到了重要作用。三星的技术推动了许多最前沿的项目快速发展,加速了人工智能平台的搭建,帮助科学家以一种不可思议的速度推进研究并取得突破,这种速度在几年前是很难想象的。

其中一个突出实践案例就是新冠肺炎高性能计算联盟。该联盟是由IBM公司、美国白宫科技政策办公室和能源部牵头发起的一项公私合作计划,旨在为研究和抗击新冠肺炎的团队提供免费的高性能计算资源。

通过汇集民营企业、国家实验室、高等学府等机构的超算资源,联盟创建了一个不断扩展的高性能计算系统,这个系统已经汇集了420万+个核心处理器(CPU core),43000+个图形处理器(GPU),以及600TB三星最新的HBM2高带宽内存,所能提供的算力总和达到了每秒430千兆次。

借助这种强大的计算能力,研究人员不必再等上几周甚至几个月,仅需几天乃至几个小时就可以得出新冠肺炎研究的结果。

图源:新冠肺炎高性能计算联盟

哥伦比亚大学的艾伦戴蒙德艾滋病研究中心(ADARC)就是利用该联盟的高性能计算系统进行的众多项目之一。ADARC正在对康复期新冠肺炎患者捐献的血液中的中和抗体进行研究,以开发SARS-CoV-2中和抗体,这种抗体可以被用于诸如单克隆抗体治疗或者被动免疫等治疗方案中。

东北大学瑞恩·王带领的团队也是一支利用高性能计算系统进行研究活动的科研团队。王的团队通过复杂的模拟试验,研究人际接触与自愿的接触追踪如何对新冠肺炎的传播产生影响。他们的研究可能提供了很重要的信息,有助于了解如何最有效地实施接触追踪来控制病毒传播。

图源:《柳叶刀》

另一个利用三星技术的前沿人工智能系统是英伟达(Nvidia)配备HBM2的DGX A100。这个系统配备了320GB的三星新型2.4Gbps HBM2,将一个5-petaflop数据中心的功能整合到一个平台上。2020年5月,初代DGX A100在美国阿贡国家实验室正式投入使用,主要用于新冠肺炎的相关研究。

除此之外,Nvidia还有其它采用了三星科技的图形处理器,英国牛津纳米孔科技有限公司借助这些处理器,帮助科研人员在短短7个小时内实现对整个病毒基因组的测序;Plotly用它们来分析实时感染率;而美国国立卫生研究院用它们实现对新冠肺炎的分类和对病毒突刺蛋白结构的重建。

图源:bioRxiv

在橡树岭国家实验室,配置三星HBM2的Nvidia V100图形处理器每天要负责分析十亿种潜在的药物组合物。截至三月初,橡树岭已经识别出77种小分子药物组合物,这些组合物也许能与病毒的突刺蛋白结合并抑制其进入宿主细胞。

与此同时,劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)正在利用AMD M150图形处理器,对其“Corona”超级计算机进行升级,这台计算机也配备了三星HBM2。此次升级可以将这台超级计算机的峰值计算能力提升近乎一倍,也将服务于支撑新冠肺炎研究的分子建模,从而可能为治疗方案催生出新的抗体和小分子产品。

 

三星技术在新冠病毒研究上大展拳脚,而其实半导体技术的影响力已经不仅仅局限于实验室内。例如,为了实现患者与一线医护人员的远程沟通,疫情期间高带宽视频流的需求大幅增加,三星借助服务器DRAM解决方案,为每台服务器提供了更大的带宽和更高的储存密度,以满足疫情对高带宽视频流的需求。

抗疫是一场持久战,对医学界和科研界都提出了极大的挑战。三星以及整个半导体行业,通过迅速推出新一代先进科技,为护理人员和科研人员提供支持,很好地应对了此次挑战。

 

目前,疫情仍在蔓延,我们不能放松警惕。很明显,未来此类事件再次发生的风险很高,在10年、20年、30年或者更长一段时间内,历史很可能重演。科技行业必须继续突破界限,加快前行的脚步。这样,当历史重现时,我们才能有更充足的准备。

在未来,人工智能不仅可以帮助预测流行病,还能够帮忙阻却病毒流行,并且当流行病再次爆发,广谱蛋白酶抑制剂和其它小分子药物已能先行一步;也可能到那时,可以抵抗冠状病毒、埃博拉病毒和流行性感冒病毒的通用疫苗已经可以随时满足需要,在疫情爆发的第一时间就能应用于临床。

随着半导体技术进一步发展,这些设想都有可能成为现实。科技行业必将成为构建一个准备更充分、应变力更强的世界的中坚力量。


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编译组:黄壹格、朱怡

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