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抗疫優先 全球科技廠展開史上最大動員
以運算力和製造力對抗新冠肺炎

【作者: 籃貫銘】   2020年04月08日 星期三

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這會是一場科技與病毒的賽跑,全世界的科技公司正集結起來,運用各自與彼此的力量,協助生醫學家在最短的時間內,找出能夠完全抑制病毒的藥劑和疫苗。


僅花費數天的時間,台灣就在第一時間推出了「即時口罩地圖」的服務,以因應全台人民購買口罩的需要。此效率與完成度之高,獲得了國人與國際間的滿堂彩。然而很少人知道,這高效率的背後完全有賴於高性能運算(HPC)與開放資料(Open Data)的早期建設,也就是長期科技力量的累積,而這也是目前對抗新冠肺炎(COVID-19)最主要的一支隊伍。


到目前為止,還沒有人完全清楚此次的新冠狀病毒是如何變化,又有幾種變化,因此,全球的科學家們正盡全力設法解析出這個病毒所有的基因圖譜,並期望藉此迅速開發出疫苗。


所以這是一場科技與病毒的賽跑,全世界的科技公司正集結起來,運用各自與彼此的力量,協助生醫學家在最短的時間內,找出能夠完全抑制病毒的藥劑和疫苗。每縮短一分鐘,就有可能多拯救一條、甚至更多人的性命。


加速解讀病毒 高效能算力全面釋出

就如同台灣的口罩地圖,要實現智慧高效的解決方案,優異的運算力是絕對不能少的一環。也因此,美國政府號召了官方與民間機構,組成了專門協助新冠病毒研究的高效能運算聯盟「COVID-19 High Performance Computing Consortium」。



圖一 : 美國政府號召了官方與民間機構,組成高效能運算聯盟「COVID-19 High Performance Computing Consortium」,IBM是其中一員。(source:IBM)
圖一 : 美國政府號召了官方與民間機構,組成高效能運算聯盟「COVID-19 High Performance Computing Consortium」,IBM是其中一員。(source:IBM)

這個臨危受命的組織,由美國能源部領頭,集結了當今美國最具運算力的民間業者,包含IBM、亞馬遜(Amazon Web Services)、Google、微軟(Microsoft)與惠普(Hewlett Packard Enterprise),他們預計提供合計超過77萬5千個CPU、3萬4千GPU,總計每秒330 petaflops浮點運算的效能。等於36部台灣杉二號(9 petaflops)的算力。


他們將邀請範圍內的研究學者(如生物資訊學,流行病學和分子建模等)提供與COVID-19有關的研究計畫,之後由頂尖科學家和運算學者組成的審議小組進行評估,並依照對公共健康利益影響的層級,來提供所需的資源,以確保能在時間內發揮最大的效益。


除了銜命報國之外,亞馬遜與微軟還另外進行了其他的計畫,進一步協助醫護與藥商進行抗疫。AWS就啟動了「醫療發展計畫(Diagnostic Development Initiative)」並提供2千萬美元資助該計畫,來協助他們的客戶盡早把針對疫情的診斷方案運用到醫療現場。


微軟則是與生醫科技公司Adaptive Biotechnologies結盟,攜手研究人類的免疫系統對於此新冠狀病毒的反應,設法解開為何部分的確診患者只有輕微反應,但卻有部分的患者,出現了非常嚴重的症狀。而此研究將有助於醫療機構用於臨床的診察、治療,甚至是預防病毒。而研究成果也將免費與其他的研究學者、公共衛生機構與團體共同分享。


台灣口罩地圖背後的關鍵推手科技部,日前也宣布,即日起釋出國研院國網中心國際級的超級電腦計算力、儲存及大數據資料集等資源,免費開放各界提案申請運用抗擊疫情。科技部部長陳良基表示,科技部以科技支援抗疫責無旁貸,期此計算能量釋出能有效激發各界有志之士、鍵盤好手發想創意提案,凝聚眾人智慧,共同為國家社會貢獻心力。



圖二 : 尋找精準的COVID-19檢測標記,是目前防疫的關鍵。
圖二 : 尋找精準的COVID-19檢測標記,是目前防疫的關鍵。

目前國研院國網中心也正攜手各領域科學家,一同合作開發COVID-19抗疫應用,包含台北榮民總醫院利用AI技術輔助肺炎X光片影像判讀;陽明大學基因體中心與交通大學合作進行多重基因序列比對,尋找精準的COVID-19檢測標記;成功大學提供標註之肺炎X光影像,培育學生訓練AI模型。


強化防疫措施 ICT業者以資訊力助醫護

除了軟體與雲端巨頭挺身而出外,運算處理器龍頭英特爾(Intel)也沒有置身事外,他們的執行長Bob Swan日前對所有的員工發出一封公開信,信中指出,為了確保所有仰賴英特爾方案的夥伴與用戶能持續他們的工作,英特爾全球的工廠仍將保持運作,而目前的交貨準確率也都超過90%。


而為了協助研究人員可以盡早研發出疫苗,英特爾已和中國聯想(Lenovo)及華大基因(BGI Genomics)合作,以加速新冠肺炎的基因分析。他們透過三方陣營的協力,目標是提升基因序列工具的性能,以盡早解密病毒的傳播模式並實現更佳的診斷方式。


此外,Bob Swan也點出,目前英特爾正在與客戶及產業夥伴合作,發展更好的虛擬數位學習的解決方案,以確保學生和教師能於防疫隔離在家的期間,不間斷他們的教育課程。


而英特爾也不愧是一家深具歷史的公司,在15年前就成立了「流行病領導團隊(Pandemic Leadership Team)」,以改進英特爾在類似的流行病爆發時的危機管理能力。而這個團隊不僅在英特爾內部發揮作用,目前也與地方政府和醫療機構合作,協助佈建防疫流程與設施。


除了直接針對治療病毒的藥物與疫苗下手,防止進一步的感染擴散,則是目前首要的防疫措施。也因此,打造結合網路、感測器、以及數位資訊的即時追蹤與監控系統,將是各個區域部署防疫規畫的重要參考,也唯有透過透明且開放的數據,才能讓所有相關的人士有所因應的依據。


深知即時資料的重要性,Google也響應了美國政府的呼籲,成立了專屬的COVID-19資訊網站,這家當今的網路巨人除了實際提供數千萬美元的金援給世界衛生組織和各國中小醫療機構外,也開放了他們的雲端服務資源給研究人員,進行病毒相關的研究。



圖三 : 除了Google之外,微軟的Bing也提供即時的COVID-19資訊網。
圖三 : 除了Google之外,微軟的Bing也提供即時的COVID-19資訊網。

Google的COVID-19資訊網,每30分鐘會更新一次世界各國最新的疫情資料,包含確診、死亡、以及康復的數字,並以視覺化地圖的形式呈現,讓用戶可以一眼看出目前的疫情分布;此外,Google也會提供冠狀病毒最新的搜尋關鍵字趨勢,作為預測與比對的參考。


而Google的專屬資訊網同時也收錄了各種防疫的安全措施和健康指南,讓所有人可以知道如何防護自身的健康。其他還有各種教育與商業的防疫應用資源,用以在防疫期間可以維持運作。


無感染風險 機器人嶄露抗疫優勢

同樣結合了感測器與網路定位技術的應用,台灣目前正在使用的「電子圍籬監控系統」,則是更進一步將之運用在防疫現場的監控上,並吸引了多國的關注,也打算導入作為其防止感染擴散的機制。台灣這套追蹤與警告系統是與HTC和Line所共同合作,為運用手機定位及LINE Bot聊天機器人的自動運作,作為一種安全回報與監控的機制,能夠減輕防疫人員的負擔,同時也讓產生自動化的回報機制,提高反應的速度。


機器人(Robot)當然也不只被用來自動聊天而已,它們也被逐步佈署至第一線的醫療抗疫現場中。目前已有部分的醫院使用機器人來進行送餐與送藥的工作,以取代醫護人員的勞力工作,同時也降低他們接觸病患的感染風險。



圖四 : 搭載深紫外光(UVC)設備的消毒機器人,來為高汙染風險的區域進行消毒。(source:IEEE Specturm)
圖四 : 搭載深紫外光(UVC)設備的消毒機器人,來為高汙染風險的區域進行消毒。(source:IEEE Specturm)

此外,部分醫護機構也開始採用了搭載深紫外光(UVC)設備的消毒機器人,來為高汙染風險的區域進行消毒。這種UVC射線能在十分鐘內殺死99.9%的病毒與細菌,但對人體的細胞組織也存在風險,但這些機器人則完全不受影響,甚至可以避免作業人員的感染風險。


結語

新冠肺炎的疫情仍正持續蔓延中,尤其歐美陷入前所未有的緊張情勢中,多數國家也已宣布進入緊急狀態,被迫限縮許多的經濟活動,以整合全國之力來對抗疫情。除了前述的科技公司投入防疫的支援工作外,許多的民生與電子工廠也自發性或應政府的需要,轉為生產抗疫所需的設備與物資,例如鞋廠New Balance把部分工廠轉為生產口罩、義大利超跑商藍寶基尼(Lamborghini)也投入口罩與面罩的生產、英國Dyson則銜命為國家生產呼吸器。其他還有更多的業者正響應而起。


而在全球科技業者齊力抗疫的情況下,新冠肺炎的疫情將有望逐漸獲得控制,而最關鍵的治療藥物與疫苗,也會在史無前例的運算力加持下,快速的問世,最快可能在今年底就會有眉目。


**刊頭圖:Dyson應國家需要,製造呼吸器給醫護人員。(source:Dyson)


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