病毒戰全面爆發:Folding@Home 獲得 1.5 Exaflops 的運算能力來對抗 COVID-19

病毒戰全面爆發:Folding@Home 獲得 1.5 Exaflops 的運算能力來對抗 COVID-19

使用者可以透過多達七十萬台家用電腦下載軟體,以協助破解新型冠狀病毒的密碼

  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。

  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。」

圖一_Folding@Home 在推特上慶祝突破 exaflop 等級運算能力的障礙

 

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 (請見下圖)。

圖二_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

 

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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