近日，在阿聯(lián)酋迪拜舉行的2024年世界政府峰會(huì)上，當(dāng)被問及“如果站在科技的前沿，人們到底應(yīng)該學(xué)習(xí)什么”時(shí)，英偉達(dá)創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛回答稱，“學(xué)計(jì)算機(jī)的時(shí)代過去了，生命科學(xué)才是未來?！?/p>
圖片來源：英偉達(dá)中國官方網(wǎng)站
為何要提生命科學(xué)？英偉達(dá)想在生物計(jì)算賽道再稱王？
很顯然，作為市值萬億美元公司的老板，算力大佬黃仁勛在公共場合說出來的每一句話背后必有深層的含義，多半是打著推動(dòng)英偉達(dá)算力生意增長的如意算盤。所以在這樣重要的場合，他為什么要特別提到生命科學(xué)呢？
首先，生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的背后離不開生物計(jì)算的支持。生物計(jì)算是以生物大分子作為“數(shù)據(jù)”的計(jì)算模型，相當(dāng)于把試管和顯微鏡下的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到電腦的數(shù)字空間中進(jìn)行。生物計(jì)算可以用來預(yù)測蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，而后者無論對于病理研究還是藥物研發(fā)來說都是最為至關(guān)重要的信息。不過，生物計(jì)算通常需要消耗極大量的高性能計(jì)算資源，顯然這就是英偉達(dá)看上的生意大蛋糕。
黃仁勛認(rèn)為，當(dāng)把生物學(xué)帶入計(jì)算機(jī)的世界將會(huì)是人類的一個(gè)奇跡。兩者結(jié)合而成的數(shù)字生物學(xué)將會(huì)成為工程學(xué)而不是單純的科學(xué)，這會(huì)讓生命科學(xué)這個(gè)最復(fù)雜、最難以理解、同時(shí)又最具影響力的科學(xué)領(lǐng)域，不再是零星地、而是指數(shù)級地迎來革命性改進(jìn)和發(fā)展。生物計(jì)算無疑是過程中最重要的工具手段之一，科技媒體量子位曾經(jīng)的報(bào)道《被AI激活的計(jì)算生物賽道：發(fā)展30年不被主流接納，如今一年投資近400億元》也印證了生物計(jì)算這個(gè)新賽道的潛力與規(guī)模。
其實(shí)，黃仁勛一直在身體力行地帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)來開拓這個(gè)新的大賽道。生物計(jì)算的應(yīng)用場景之一就是在AI制藥領(lǐng)域，自2023年以來，英偉達(dá)開始頻繁在AI制藥領(lǐng)域投資出手，5月至11月半年間陸續(xù)投資了9家AI制藥公司?？雌饋恚ミ_(dá)想在生物計(jì)算賽道再稱王，讓AI制藥企業(yè)都用上他們的顯卡。
圖片來源：醫(yī)藥魔方
不過，英偉達(dá)是否真的在生物計(jì)算賽道中，同樣具有跟人工智能領(lǐng)域一樣不容置疑的絕對統(tǒng)治力呢？
在黃仁勛的觀點(diǎn)下，有網(wǎng)友評論道：“化學(xué)需要的算力和運(yùn)算方法是常規(guī)CPU解決不了的，大概在20年前，美國就有大咖投了很多錢開始開發(fā)生物化學(xué)專用的CPU，真是敢想敢干?！?/p>
圖為網(wǎng)友觀點(diǎn)
這位網(wǎng)友提到美國大咖，大概率指的就是美國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域天才級的人物David E. Shaw博士，以他的名字命名的D. E. Shaw研究所早在2007年就首次發(fā)布了一臺名為“安騰（Anton）”的專用超級計(jì)算機(jī)。英偉達(dá)引以為傲的超強(qiáng)算力性能，在這臺超級計(jì)算機(jī)面前可以說是絲毫沒有勝算。
圖為安騰超級計(jì)算機(jī)
在生物計(jì)算賽道??美國安騰超級計(jì)算機(jī)早已稱霸世界十余年
在生物計(jì)算、AI制藥等新興賽道中，英偉達(dá)可能不會(huì)如愿成為唯一的主導(dǎo)者，安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton）已經(jīng)在生物計(jì)算賽道稱霸超過十年以上了。
據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，最新的第三代安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton3）執(zhí)行分子動(dòng)力學(xué)模擬的速度比8張英偉達(dá)A100顯卡還要快上100倍多，比現(xiàn)有通用超級計(jì)算機(jī)更是快1000倍以上，妥妥的降維打擊。
為什么安騰（Anton）能比我們所熟知的英偉達(dá)還要厲害？
原因是因?yàn)榘豺v（Anton）在設(shè)計(jì)之初就只專注于實(shí)現(xiàn)一種計(jì)算的加速，那就是分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算，這是生物計(jì)算領(lǐng)域中最常用的一種計(jì)算方法。徹底放棄了算力的通用性之后，換來的是所有軟硬件資源的集中帶來的究極加速性能，因此安騰（Anton）在運(yùn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算時(shí)展現(xiàn)出碾壓英偉達(dá)的性能是再正常不過的事情，在生物計(jì)算領(lǐng)域，安騰（Anton）可以說是毫無疑問的性能的“神”。
關(guān)于安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton）的神話有很多，可以說，安騰（Anton）幾乎憑借一己之力讓美國生物計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展領(lǐng)先了世界十年。五六年前，制藥上市公司Relay通過彼時(shí)還在第二代的安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton2），僅用18 個(gè)月、不到 1 億美金，就確認(rèn)了一款膽管癌治療藥物 RLY-4008 的結(jié)構(gòu)，這樣的研發(fā)效率震驚了全球制藥業(yè)，在過去的認(rèn)知里，一款新藥的研發(fā)最少也需要用至少10年、10億美金才夠！
安騰超級計(jì)算機(jī)與英偉達(dá)的生物計(jì)算路線之“爭”
實(shí)際上，安騰（Anton）和英偉達(dá)各自采取進(jìn)入生物計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)路線也存在一定的差異。一般來說，生物計(jì)算的實(shí)現(xiàn)可以分為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和物理驅(qū)動(dòng)這兩種不同的技術(shù)路線。
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數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算路線對應(yīng)的就是我們非常熟知的AI計(jì)算，也是英偉達(dá)一手推動(dòng)的路線。任何領(lǐng)域AI計(jì)算成功的前提都是基于海量數(shù)據(jù)的模型訓(xùn)練，并且由于AI模型的“黑盒”屬性，人們也無法真正解釋輸入的數(shù)據(jù)和輸出的模型之間的準(zhǔn)確關(guān)系。目前，真正能掌握大量生物信息數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)可以說是鳳毛麟角，因此哪怕是擁有了大量AI算力，也并不意味著一定能在生物計(jì)算領(lǐng)域取得成功。
而物理驅(qū)動(dòng)計(jì)算路線則是基于物理定律來解釋和預(yù)測生物系統(tǒng)的行為，完全不依賴于先驗(yàn)的數(shù)據(jù)，具備“天然準(zhǔn)”的優(yōu)勢，安騰（Anton）專注解決的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算就是一種典型的物理驅(qū)動(dòng)方法，至今已經(jīng)發(fā)展了六七十年，只需要知道蛋白質(zhì)大分子的氨基酸序列，基于其初始三維結(jié)構(gòu)狀態(tài)和一系列環(huán)境參數(shù)的輸入，就可以對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化和功能進(jìn)行預(yù)測和研究，并且對于研究過程中的每一步都可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋。
當(dāng)然，生物計(jì)算要真正從襁褓期走向應(yīng)用的成熟期，以上兩種路線的發(fā)展都不可或缺。例如，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的AI計(jì)算僅從氨基酸序列就可以得到蛋白質(zhì)初始結(jié)構(gòu)，可以很方便地為物理驅(qū)動(dòng)計(jì)算提供必要的初始數(shù)據(jù)輸入，否則后者必須依賴大量的實(shí)驗(yàn)來得到初始的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息才能啟動(dòng)計(jì)算；而物理驅(qū)動(dòng)計(jì)算則可以高效生成大量的蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，而這些動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)又將能替代實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成為AI模型訓(xùn)練最好的材料，從而不斷提升AI預(yù)測模型的精度。
警惕再被卡脖子??中國迫切需要發(fā)展屬于自己的生物計(jì)算算力基礎(chǔ)設(shè)施
眼看著生物計(jì)算領(lǐng)域即將迎來又一輪激烈的技術(shù)競爭，面對大量萬億GDP級別未被開拓的藍(lán)海市場，以及面對人類生命終極奧秘的解析的科學(xué)競賽，中國也迫切需要發(fā)展屬于自己的生物計(jì)算算力基礎(chǔ)設(shè)施。
由于美國搞科技霸權(quán)，一紙英偉達(dá)高端GPU的禁售令，讓中國人工智能領(lǐng)域的發(fā)展受到很大限制。而到了生物計(jì)算領(lǐng)域情況也是一樣，英偉達(dá)的高端GPU被禁售自不必說，世界上僅有的幾臺安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton）更是在美國國家科學(xué)院獨(dú)立專家委員會(huì)的監(jiān)督下，嚴(yán)格對中國科學(xué)家實(shí)施禁售和禁用。
當(dāng)下的中國，人們對于AI計(jì)算領(lǐng)域的卡脖子危險(xiǎn)已經(jīng)有了足夠的認(rèn)識和警覺，隨著國內(nèi)現(xiàn)有AI算力的使用場景和需求量迎來爆發(fā)，逐漸也有大量國產(chǎn)化替代的方案正在迎頭追趕國外的技術(shù)壁壘。不過，在安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton）這一端，由于其應(yīng)用面的相對狹窄，過去一起沒能引起更多人對于這條技術(shù)路線的注意。不過隨著當(dāng)下生命科學(xué)和生物計(jì)算領(lǐng)域發(fā)展勢頭的覺醒，安騰（Anton）代表的科學(xué)和產(chǎn)業(yè)價(jià)值將越來越不可被忽視。
據(jù)了解，安騰超級計(jì)算機(jī)（Anton）從硬件層面的芯片、主板、布線，到軟件層面的專用軟件Desmond的開發(fā)，均是由D. E. Shaw研究所特殊設(shè)計(jì)的。通過特殊定制的ASIC專用芯片，安騰（Anton）能夠盡可能地減少數(shù)據(jù)的傳輸和運(yùn)算，在芯片上精細(xì)化地分區(qū)域、分精度分配計(jì)算不同任務(wù)，從而一舉突破制約分子模擬速度的瓶頸——原子間相互作用力的計(jì)算。
像安騰（Anton）這樣的一臺專用超級計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，無疑需要?jiǎng)佑镁薮蟮慕疱X和時(shí)間代價(jià)，不過在基礎(chǔ)生命研究、藥物研發(fā)等重大領(lǐng)域，我們必須要從現(xiàn)在開始打好基礎(chǔ)，建設(shè)好支撐海量生物計(jì)算算力的基礎(chǔ)設(shè)施，才能在未來的競爭中逐漸穩(wěn)扎穩(wěn)打、最終實(shí)現(xiàn)彎道超車。
原創(chuàng)文章，作者：陳晨，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://2079x.cn/article/631908.html
