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Folding@Home獲1.5 Exaflops運算能力對抗病毒

2020-04-08 21:37經濟日報 蔡尚勳

3月25日下午1點55分,此時Folding@Home所管理的研究網路可說是已成為全球最強大的超級電腦。Folding@Home於3月15日號召網友一同對抗新型冠狀病毒(COVID-19),目前已經獲得網友們提供充足的家用電腦多餘運算空間,並打造出一個exascale等級運算能力的超級電腦。

在短短十天內,支持者便將Folding@Home的軟體下載到數十萬台家用電腦上,以協助破解新型冠狀病毒。

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Folding@Home計畫總監Greg Bowman表示:「這真是一次非常了不起的經歷」。Folding@Home是一支全由志工組成的研究團隊,而Greg Bowman本身為聖路易華盛頓大學(Washington University in St. Louis)醫學院副教授,該學院也是全球十一個維持Folding@Home研究網路運作的實驗室之一。

Greg Bowman表示:「我們非常高興有機會可以將所想到的解決方式,盡可能的嘗試應用在對抗當前這場遍及全球的大流行疾病。」

Folding@Home在推特上慶祝突破exaflop等級運算能力的障礙。 NV...
Folding@Home在推特上慶祝突破exaflop等級運算能力的障礙。 NVIDIA /提供

待在家中的支持者們在這則消息的推文底下,發布了一則虛擬動畫派對予以回應。影片中的學生們在課桌上跳舞、電影《捍衛戰士》中的英雄們擊掌慶祝、餅乾怪獸狼吞虎嚥地吃著美味的餅乾,還有一小群《星際爭霸戰》、《星際大戰》與動畫角色們齊聲歡呼,甚至連動畫版的Simon Cowell也豎起了大拇指表示讚許。

Folding@Home募集到的家用電腦閒置運算能力持續增加,回顧年初時僅有三萬台電腦加入此計畫,而現在卻有超過百萬台電腦加入。

Greg Bowman表示:「估計此運算效能已經超過1.5 exaflops,其中存在超過35.6萬個NVIDIA GPU。而Folding@Home的部落格不久後也會向大家分享更多消息。」

一窺新型冠狀病毒的刺突蛋白

在打破exaflop等級運算能力的障礙之前,研究人員便已經發表了令人驚訝的成果。在一部新型冠狀病毒蛋白感染健康細胞的動畫中,可能暗示著對抗新型冠狀病毒之藥物或疫苗的分子標靶。

新型冠狀病毒蛋白感染健康細胞的動畫,暗示著對抗新型冠狀病毒之藥物或疫苗的分子標靶...
新型冠狀病毒蛋白感染健康細胞的動畫,暗示著對抗新型冠狀病毒之藥物或疫苗的分子標靶。 NVIDIA /提供

這項成果建立在該組織先前對伊波拉病毒進行的實驗基礎上。過去該組織曾廣泛探索包含病毒在內的組成生物的基本成分「蛋白質」,如何折疊成3D立體形狀來執行各種功能。

新型冠狀病毒的蛋白質結構,是無法只透過一張智慧型手機所拍出的照片而看見。這種科學視覺化作業需要用到大量的運算能力,來模擬近原子等級的交互作用。

藉由Exaflop等級的運算能力快速運算

如今,電腦科學家們在數個網球場大小的機房裡安裝伺服器,以解決重大的科學問題。當今全球速度最快的超級電腦,橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)裡的Summit超級電腦,搭載27,648個NVIDIA Tensor Core GPU,在HPL基準測試寫下148.6 petaflops的成績。排名第二的勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)Sierra超級電腦,同樣搭載NVIDIA GPU並完成94.6 petaflops的表現。

同時運行這兩台超級電腦的美國能源部,預計在2021年的某個時間點,將啟用其首台達到exascale等級運算能力的超級電腦,由此可見,exascale等級運算能力的時代可說是已正式展開。Summit超級電腦已經寫下多項里程碑,包括在運行混合精度人工智慧(AI)任務方面創下3.3 exaflops的運算能力。

雖然如此,Folding@Home卻是創下首個透過募集眾人之力,打造出exascale等級運算能力的名聲。這是一項令人振奮的成就。想像有十億人,每個人手中有著十億個運算器,當他們同時按下等號,將在一秒內執行10的18次方運算,這便是一個exaflop。

許多您可以伸出援手的方式

Greg Bowman在推特上對支持者說,研究人員在短時間內拼湊出更多伺服器,並維持所有連接的PC運轉,以充分利用大量捐贈的運算空間。

一名支持者如此回應:「我希望可以代表大多數人這麼說,透過這個方法能讓我有所貢獻,也對我的心理狀態有著正面影響」。

一位英國電腦專家有趣的說:「Folding@Home影響著我家頂樓溫度高低的變化。」

Folding@Home不斷鼓勵使用者將電腦上的閒置時間捐贈給他們,而使用者可以在此下載軟體。Folding@Home也會在開放性一般研究網站生物學等專業領域的網站公開實驗資料。

為了加快研究腳步,Folding@Home日前宣布進行一批新的小分子篩選模擬作業,將有助於區分出優先由COVID Moonshot進行合成與化驗的分子。

Folding@Home是眾多對抗新型冠狀病毒的技術團隊之一。在許多科技公司與大學的助力下,美國能源部成立COVID-19高效能運算聯盟(COVID-19 High Performance Computing Consortium),匯集十六台超級電腦,在超過3.6萬個NVIDIA GPU的幫助下,總運算能力達到330 petaflops。

此外,開發人員也已在#BuildforCOVID19黑客松活動中編寫多個專案的程式碼,預計將於4月10日公布。NVIDIA也盡一己之力,提供免費90天Parabricks軟體使用授權給研究人員,以便加快分析出新型冠狀病毒的遺傳密碼。

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