于是，科學(xué)家嘗試通過機(jī)器模擬分子化合物與靶點(diǎn)的相互作用等計(jì)算方式篩選出可能有效的化合物做小通量實(shí)驗(yàn)。其中一種傳統(tǒng)虛擬篩選方式是通過小分子和靶點(diǎn)對接，對不同配體的結(jié)合效果打分或者通過分子動力學(xué)進(jìn)一步計(jì)算，篩選出得分高且結(jié)合模式合理的配體作為候選藥物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，加速藥物研究進(jìn)程。

由于分子庫巨大，哪怕用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬篩選，需要在有限時間完成，也極大挑戰(zhàn)了計(jì)算機(jī)性能。假設(shè)某化合物庫有10，000個候選配體，以每個化合物在單核CPU平均處理時間1．5個小時計(jì)算，總共需要15，000 個小時（625天）才能完成此化合物庫的分子篩選。而高性能計(jì)算集群的應(yīng)用，為現(xiàn)代藥物研發(fā)提供了必不可少的支撐。如果在高性能集群上，用625個CPU并行計(jì)算，一天則可完成上述任務(wù)。如果用高性能GPU訓(xùn)練好的人工智能模型進(jìn)行預(yù)測篩選，在單個GPU上四分鐘則可以完成上述任務(wù)。

云超算的藥物研發(fā)場景驗(yàn)證

高性能計(jì)算又稱超算，是一種用超級計(jì)算機(jī)或大規(guī)模的計(jì)算集群來解決需要大量計(jì)算能力（如并行計(jì)算、AI模型運(yùn)算）需求的方法，在石油勘探、氣象預(yù)報、藥物研發(fā)中廣泛應(yīng)用。一般而言，為在規(guī)定時間內(nèi)完成藥物研發(fā)的分子篩選，研究者需要擁有強(qiáng)大計(jì)算能力的計(jì)算平臺、大容量存儲和大量配套的高性能應(yīng)用軟件，如Amber， NAMD等。

在高性能計(jì)算出現(xiàn)后的許多年中，由于虛擬化造成的性能損耗，云計(jì)算并不被從事高性能計(jì)算開發(fā)的專家看好。在單個節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，物理機(jī)性能一定比虛擬機(jī)高，使用配置最好最快的物理機(jī)器幾乎成為高性能計(jì)算領(lǐng)域的“潛規(guī)則“。

2017年，阿里云在云棲大會上發(fā)布神龍服務(wù)器。這款由阿里云自主開發(fā)的云服務(wù)器，主要通過自研芯片和MOC卡來實(shí)現(xiàn)虛擬化功能，并將存儲網(wǎng)絡(luò)的管控放上來，使得CPU本身不再浪費(fèi)，100％地為計(jì)算者提供服務(wù)。

盡管理論上還是會耗掉資源，但神龍服務(wù)器的優(yōu)勢顯而易見。容器在神龍服務(wù)器上運(yùn)行的性能，比傳統(tǒng)物理機(jī)上高20－30％。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)物理機(jī)上高密度部署容器時，由于存儲網(wǎng)絡(luò)虛擬化的資源核心和業(yè)務(wù)所占的CPU的資源，之間會互相爭搶，隨著整體負(fù)載率提升，它的業(yè)務(wù)的延時會迅速惡化，最后導(dǎo)致業(yè)務(wù)不可用。而在神龍上面，因?yàn)�？每一個容器之間的數(shù)據(jù)鏈路都是用芯片的硬件隊(duì)列進(jìn)行隔離的，不會互相影響，即便負(fù)載接近90％，延時的變化依然不大。

消除了虛擬化損耗的神龍讓云超算得以實(shí)現(xiàn)，阿里云超級算計(jì)集群以神龍服務(wù)器作為算力底座，通過RoCE高速網(wǎng)絡(luò)連接，加上并行存儲文件系統(tǒng)CPFS，對外提供了完整高性能計(jì)算所需要的硬件基礎(chǔ)設(shè)施。軟件調(diào)度層面則提供了E－HPC（Elastic High Performance Computing）能夠讓用戶自助在云上搭建自己的高性能集群系統(tǒng)，配置高性能服務(wù)器和大容量存儲，提供軟件多節(jié)點(diǎn)運(yùn)行和高通量任務(wù)處理解決方案，直接滿足藥物研發(fā)人員對計(jì)算平臺的需求。

新冠疫情期間，GHDDI在阿里云之上搭建了開放共享平臺，使用E－HPC搭建高性能計(jì)算集群，用于藥物研發(fā)的分子對接、分子動力學(xué)模擬、深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，同時為合作伙伴創(chuàng)建不同的云超算子賬戶，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源共享和數(shù)據(jù)共享。

阿里云資深專家何萬青博士告訴動脈網(wǎng)，GHDDI的共享平臺幫助科學(xué)家更便捷地將即時的想法轉(zhuǎn)化為具有指導(dǎo)意義的創(chuàng)新探索，極大地提高了新冠肺炎相關(guān)藥物、疫苗的開發(fā)效率。未來，阿里云超算將基于彈性的高性能計(jì)算能力，為更多的藥物研發(fā)工作提供必要的算力支撐。