鵬城實驗室：充分發(fā)揮“鵬城云腦”賦能效用 全力支持科研抗疫

鵬城實驗室是廣東省首批省實驗室之一，“鵬城云腦”是該實驗室著力建設(shè)的新一代人工智能（AI）科學基礎(chǔ)設(shè)施，采用異構(gòu)硬件架構(gòu)、分布式部署、統(tǒng)一管理、開源開放模式，為多層次多樣化的人工智能基礎(chǔ)理論研究和共性關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以及支撐超大規(guī)模訓練、超大規(guī)模推理等科學實驗提供基礎(chǔ)支撐。2019年，“鵬城云腦II”完成基本型建設(shè)，AI峰值算力達到了100P ops（每秒十億億次計算），建成了國內(nèi)首個人工智能基礎(chǔ)開源開放平臺，初步具備了大規(guī)模的人工智能應用賦能能力，2020年計劃實現(xiàn)1000P算力。

新冠肺炎疫情發(fā)生后，鵬城實驗室快速響應，在實驗室主任高文院士領(lǐng)導下，按照“一手抓防控、一手抓科研”的模式，積極開展科技抗疫工作。除緊急部署和應急啟動了一批科研項目外，還免費開放“鵬城云腦”等設(shè)施平臺，為科研機構(gòu)、企業(yè)、院校在基因測序、蛋白篩選、疫苗和藥物研發(fā)等科研工作免費提供平臺資源支持。截至目前，已累計為30余家單位、10余個科研項目的科研抗疫提供了32P AI算力支持及多樣化資源支撐，發(fā)揮了較好的社會效益。

藥物篩選與疫苗研發(fā)

支持“人工智能抗冠狀病毒2019-nCoV藥物和疫苗設(shè)計”項目開展。鵬城實驗室與上海交通大學、海軍軍醫(yī)大學、陸軍軍醫(yī)大學、天津大學、香港理工大學、國防科技大學、江南大學、申聯(lián)生物醫(yī)藥股份有限公司、上海和深圳疾控中心等單位聯(lián)合成立攻關(guān)團隊，利用基于“鵬城云腦”的大規(guī)模人工智能計算系統(tǒng)10P算力，合力開展藥物篩選和疫苗研發(fā)工作。目前，已針對COVID-19病毒RNA設(shè)計了一種44肽的疫苗，正在由某上市公司的科研人員合成，以盡快完成疫苗的試制工作。同時，已通過人工智能算法從海軍軍醫(yī)大學提供的33個抗病毒中藥方劑篩選出了10多個有效成分，經(jīng)廣州呼吸健康研究院呼吸疾病國家重點實驗室病毒室測試，其中一種化合物確認對新型冠狀病毒感染Vero E6細胞致細胞病變具有顯著的抑制作用，現(xiàn)已提煉出了抗新型冠狀病毒中藥制劑，目前在尋找試用單位。

“鵬城云腦”

支持湖南大學、軍事科學院及深圳市有關(guān)部門等單位的聯(lián)合科研團隊，對多種冠狀病毒數(shù)據(jù)源的人工智能病原路徑發(fā)現(xiàn)進行研究，在國際上率先公開發(fā)表了針對2019-nCoV的化合物體外活毒數(shù)據(jù)。項目團隊在“鵬城云腦”上搭建了生物醫(yī)藥大數(shù)據(jù)驅(qū)動下的人工智能病原檢測和抗病毒藥物重定位平臺，在“鵬城云腦”提供的8P AI算力支持下，大大提速了廣譜抗病毒藥物的人工智能藥物重定位篩選工作，已篩選出磷酸氯喹和法匹拉韋等多種老藥，對2019-nCoV病毒取得良好體外活毒對抗效果，并應用于臨床科研試驗。

支持上?？萍即髮WiHuman研究所“針對新冠病毒的兩種蛋白水解酶（3CLPro，PLPro）開發(fā)抑制劑”科研攻關(guān)。目前該項目已完成spike/ace2建模的結(jié)構(gòu)部分。在2020年2月4日至3月4日期間，“鵬城云腦”為該項目免費提供了200000個CPU小時、7200個GPU小時的計算資源，最大計算規(guī)模為400個CPU、10個GPU，以及20TB存儲空間。

AI輔助診斷

支持“小樣本新型冠狀病毒肺炎的多模態(tài)可解釋性早期診斷”研究。鵬城實驗室聯(lián)合深圳市第三人民醫(yī)院（新冠肺炎患者定點收治醫(yī)院）、武漢大學中南醫(yī)院、北大深圳醫(yī)院、廈門大學、中科院計算所和哈爾濱工業(yè)大學（深圳）等單位，組成30余人的攻關(guān)團隊，在前期積累的3000余萬張其他肺病CT影像數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過收集新冠肺炎確診患者的多模態(tài)數(shù)據(jù)庫（30多萬張確診患者CT影像、生化報告和用藥及治療效果等），開展小樣本新型冠狀病毒肺炎的多模態(tài)可解釋性早期診斷研究。利用“鵬城云腦”建立和訓練相關(guān)模型，提供早期輔助診斷手段，對病人預后預測提供合理推斷，輔助醫(yī)生精準選擇治療方案，減少死亡率。目前正在標注438例確診病例的多模態(tài)數(shù)據(jù)，在“鵬城云腦”助力下模型研究工作進展順利。

“鵬城云腦”運維中心

新型冠狀病毒傳播示蹤與預警系統(tǒng)（TWS）

該項目利用物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)、病毒傳播模型等前沿交叉技術(shù)，通過感知環(huán)境信息，自動記錄接觸對象，建立人與人、人與物接觸的時序記錄庫，準確定位病毒感染者密切接觸人群，示蹤病毒傳播路徑，預期可為阻斷病毒二次傳播、有效防控疫情作出貢獻。

目前，鵬城實驗室團隊已完成安卓系統(tǒng)和蘋果iOS系統(tǒng)的“全民防疫APP”開發(fā)，以及專用硬件、個人綜合管理平臺的開發(fā)，并在多源測距技術(shù)和高動態(tài)圖計算技術(shù)研究方面取得進展。其中，基于安卓系統(tǒng)的“全民防疫APP”在經(jīng)過2月5日至3月8日的開放公測、迭代修改后，于3月9日正式上線小米、OPPO、360、Google Play等安卓應用市場，支持中英文版本，具備歷史接觸數(shù)據(jù)統(tǒng)計、接觸軌跡、系統(tǒng)設(shè)施、自主申報、他人申報、行程查詢助手（三大運營商的行程數(shù)據(jù)）、健康二維碼出示與掃描驗證等功能。當前APP安裝總量為1499臺，TWS設(shè)備感知總量為180220臺。

TWS的作用示意圖

TWS項目得到了南方科技大學、國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學（深圳）、國家超級計算深圳中心、四川大學華西臨床醫(yī)學院（華西醫(yī)院）等多所高校和科研機構(gòu)大力支持，研發(fā)工作正緊張有序進行中。3月9日，國家發(fā)展和改革委員會官網(wǎng)中，《深圳科研力量聯(lián)合研發(fā)黑科技防疫50米內(nèi)遇高危對象可報警》報道該新型冠狀病毒傳播示蹤與預警系統(tǒng)（TWS），可精確定位病毒傳播的關(guān)鍵點，實現(xiàn)精準打擊，提高防疫效率。