孝感“算力魔方”來了 可將新藥研發(fā)周期縮短九成

長江3D科學計算中心相關負責人正在查看3D科學計算機運行情況。

文/圖 湖北日報全媒記者 王欣 通訊員 墨紓 蔡青陽

7月29日，位于孝感高新區(qū)的長江3D科學計算中心，12臺3D科學計算機整齊排列，陣列式燈帶在機箱表面閃爍流動，伴隨著低沉穩(wěn)定的機器嗡鳴聲，龐大的算力正全速運轉。

“每臺整機由512顆高性能國產芯片協(xié)同運算構成，單機算力是傳統(tǒng)超算的100倍以上，耗電量卻只有其1/150。”該中心項目總監(jiān)杜康介紹，中心于去年4月開建，今年4月投產，5月順利通過中國信息通信研究院CE-S5和CP-S5等級認證，算效和算力雙雙達到國內最高等級，有效破解“算不了、算不起、算不完”等三大難題。

作為國內首批實現(xiàn)軟硬件全國產化的國家級商用科學計算中心，長江3D科學計算中心在分子動力學模擬仿真達到微秒水平，支持藥物靶點發(fā)現(xiàn)、小分子化合物的篩選等生物醫(yī)藥關鍵環(huán)節(jié)，還可為新材料研發(fā)、高端裝備設計提供高效算力支撐。

“比如研發(fā)新藥，以前需要約10年、10億美元。在長江3D科學計算中心超強算力加持下，我們現(xiàn)在可以把研發(fā)周期縮短約90%、成本降低約90%。”杜康用一組數(shù)據(jù)解釋了“超級引擎”帶來的效率變革。

實現(xiàn)性能飛躍的秘訣在于，自主創(chuàng)新的國產計算內核以及3D全互聯(lián)的計算架構創(chuàng)新。“我們采用全新的國產芯片架構，對比傳統(tǒng)的CPU、GPU，沒有交換機網絡，全部以芯片立體方式構成，實現(xiàn)了算力強、能耗低、成本省的突破。”

在中心展示大屏上，顯示著一個蛋白質三維結構的動態(tài)變化，這是他們正在研發(fā)一款新型JAK變構抑制劑藥物，有望用于治療類風濕性關節(jié)炎、胃癌、結直腸癌以及代謝性疾病等，有數(shù)百億元的市場前景。

該中心戰(zhàn)略負責人張澤宇說，他們在全球首次通過計算方式，發(fā)現(xiàn)了全新變構位點，從三億個虛擬化合物中發(fā)現(xiàn)了50個潛在變構位點活性化合物。

國內某高校科研團隊歷時五六年對某癌癥藥物分子展開研究，卻始終無法成藥。中心運用1臺3D科學計算機開展分子動力學長時間模擬仿真，3個月即取得突破，將分子的體外活性從150微摩爾優(yōu)化至200納摩爾。目前，該小分子化合物正處于結構優(yōu)化與臨床前驗證階段，有望開發(fā)成為針對乳腺癌、非小細胞肺癌等腫瘤耐藥問題的新型靶向治療藥物。

此外，中心還幫助該校科研團隊攻克某款藥物的耐藥性研究瓶頸，有針對性開發(fā)新的癌癥耐藥結構，有望運用于增強腫瘤免疫治療、誘導腫瘤細胞凋亡、治療阿爾茲海默癥等領域。

張澤宇介紹，中心投運以來，已服務全球200余位科學家，助力15篇國際頂刊論文發(fā)表，推動3款新藥進入臨床前試驗階段。今年，孝感正著手擴容3D科學計算中心，計劃用3年時間將高性能計算機數(shù)量增至100臺，為湖北算力規(guī)模突破20000P提供關鍵支撐。