
在与COVID-19冠状病毒的战斗中,我们需要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。治疗这种病毒的一个重要部分是理解它的生物相互作用和模拟各种治疗方法。这就是HPC模拟化学反应的能力可以提供帮助的地方。
美国联邦政府迅速召集了一组与HPC相关的资源,并将其用于研究COVID-19病毒治疗方法的研究人员(白宫的声明)。政府项目被称为COVID-19高性能计算联盟,它将美国政府、工业界和学术界聚集在一起,提供强大的高性能计算资源。该联盟拥有超过366千万亿次的总计算能力,2,839,772个CPU核心和36,058个Nvidia gpu,有些事物通过蓝冠注册Wi-Fi连接,其他事物则使用蓝冠测速蓝牙,而另一些事物则通过Thread或Zigbee连接。并将增加更多的资源。
最初参与该计划的行业领导者包括:亚马逊网络服务、谷歌云、惠普企业、IBM和微软。尽管这个项目刚刚开始,AMD和NVIDIA也迅速加入了。此外,美国能源部(DOE)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。其他参与的联邦机构包括:国家科学基金会(NSF)和美国国家航空航天局。最初参与的学术机构包括麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)和伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)。自从最初的公告以来,更多的大学和实验室已经加入(完整的名单在联盟的网站上)。
该联盟希望,通过提供这些海量的计算资源,研究人员科学家可以处理大量与生物信息学、流行病学和分子建模相关的计算,从而得出关于COVID-19的复杂科学问题的答案,“需要几小时或几天,而不是几周或几个月”。
来自IBM和NVIDIA的服务器组成了Summit超级计算机。
橡树岭国家实验室峰会超级计算机ORNL和CARLOS JONES
美国能源部已经允许研究人员紧急访问位于橡树岭国家实验室(ORNL)的Summit超级计算机。在Summit上进行了两天的模拟,识别并研究了77种小分子药物的潜在化合物,以对抗COVID-19。采用传统的“湿实验室”方法进行研究可能需要数年时间。ONLR的研究人员对8000多种可能的化合物进行了模拟,以筛选那些与冠状病毒的主要“峰值”蛋白结合的化合物,使其无法感染新的宿主细胞。病毒利用“突刺”将其遗传物质注入宿主细胞。虽然最后的测试是在潮湿的实验室中进行的,但数字模拟可以缩小要测试的潜在化合物的范围。Summit是一台200千万亿次的超级计算机,由9000多个IBM Power9 cpu组成,连接到27000多个NVIDIA Volta gpu。
作为高性能计算的领导者(它是Summit的GPU供应商),NVIDIA有许多可以提供给研究人员的工具。如前所述,该公司已加入COVID-19高性能计算联盟,并将提供其在人工智能、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。
Nvidia已经深入进行基因组分析,并在12月收购了基因测序软件公司抛物线基因。抛物线是另一个可以加速研究的工具,可以在几天内而不是几周内得到结果。该工具使用gpu加速分析基因序列数据,最高可达50倍。NVIDIA将为任何致力于对抗这种新型冠状病毒的研究人员提供90天的免费许可证。
NVIDIA也在寻找合作伙伴,他们可以提供额外的云服务和超级计算机中心来运行抛物线。这些合作伙伴包括Oracle、Core Scientific和NetApp。Oracle通过Oracle Cloud Infrastructure提供NVIDIA GPU Cloud (NGC)机器图像,Core Scientific提供NVIDIA 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长达90天的免费GPU实例。
但你不必为了帮助战斗而使用超级计算机。如果你家里有一台用于游戏或内容创作的高性能电脑,你也可以提供帮助。Folding@Home项目已经存在很多年了,它将问题分解为更小的工作负载,这些工作负载可以在个人电脑的分布式网络上运行。Folding@Home程序通过将计算负载分解成更小的任务,蓝冠注册AI允许机器人执行恒定/实时校正并学习生产产品的最佳路径。蓝冠怎么样?他们能够在执行重复且通常很危险的任务时这样做,而这可能会使人的注意力下降。并将这些任务发送到运行客户端软件的个人电脑上,从而对蛋白质动力学进行分子动力学模拟。每个志愿者PC完成一个更大的模拟的一部分,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。
众多Folding@home客户端的综合性能代表了与世界上最快的超级计算机相匹敌的总体计算能力。由于新型冠状病毒的流行,人们对该项目的兴趣已经大大增加,到2020年3月25日,整个系统的速度达到了大约768千万亿次,或1.5位exaFLOPS。截至3月30日,系统中Nvidia gpu超过356,000个,AMD gpu超过79,000个,x86 cpu超过593,000个。
GPU已经被证明是加速许多工作负载的强大武器。虽然GPU是一个伟大的工具,以打击电脑游戏中的假想敌人,它现在有一个关键作用,在现实生活中打击的COVID-19病毒。英伟达在高性能计算软件和系统方面有大量的投资,完全有能力支持这一努力。
最后说明:由于大流行,蓝冠怎么样?网络经过几代人的发展,每一代都产生了新的规范,技术和解决方案。此外,蓝冠测速已经成为新应用程序的基础连接平台,包括物联网设备,机器人技术,虚拟和增强现实以及移动游戏。NVIDIA也被迫将其年度GPU技术会议(GTC)变成一个流媒体事件。但它也将项目延长了数周,并在课程结束后将大部分内容放到网上。点击这里查看更多关于GTC的信息。