在国家超级计算广州中心，“天河二号”拥有每秒最高十亿亿次的超强算力，关键问题是，计算什么才是用在“刀刃”上？把人工智能应用于新药挖掘的广州企业，用超算“筛”出了数十种抗新冠病毒潜在药物；智能诊断平台的诞生，则来自中山大学孙逸仙纪念医院所洞察到的临床需求。
近年，广州科创工作按照“科学发现、技术发明、产业发展、生态优化、人才支撑”的全链条创新发展路径，培育出一批战斗力高强的科研院所、科技企业、科研人才。资源共享、协同创新，把最强的“武器”交到最强的团队手中，或许就是广州在这次科技战“疫”中，爆发出强劲实力的原因。
药物虚拟筛选仅2~3天
大年初九，广州智睿医药科技有限公司首席执行官谢伟东博士搭上一班空荡荡的飞机，从加拿大返回广州。“所有人都叫我不要回来，但我一定要回来，这是一场战斗，我们责无旁贷。”谢伟东说，他多年来一直从事分子生物学研究和药物筛选研发，他所负责的公司则致力于把人工智能应用于新药挖掘。“我们自主研发了一套深度学习算法系统，过去一年半以来，一直借助广州超算中心的‘天河二号’超级计算机开展化合物筛选、药物挖掘。”
疫情发生后，谢伟东敏锐地意识到这是一场与时间的赛跑，对没有特效药的未知病毒，“老药新用”是最快也最安全的。大年初二（1月26日），上海科技大学公布新型冠状病毒3CL水解酶(Mpro)的高分率晶体结构，他马上指示智睿医药研究团队联动广州超算中心科研团队，启动了基于“星光超算应用服务平台”上自主研发的集合传统统计、高通量计算及最新AI方法的药物筛选软件平台，在“天河二号”超级计算机上重点针对已上市药物进行了药物虚拟筛选。
为什么要使用超算？“因为蛋白晶体是一个很复杂的结构，要用虚拟小分子找它的活性位，甚至需要几百万次的尝试。”以普通计算机的算力，从所有上市药物中筛选出有效的药物，需要2至3个月。而以“天河二号”的算力，只需要2~3天。团队迅速定位了30余种可能起作用的潜在药物，包括六种此前未见报道的药物。团队把这些结果全部公布在网上，供科研机构无偿使用。
但特效药还没有诞生，战斗还没有结束。谢伟东告诉记者，智睿医药正依托集合了近一亿个化合物的3D结构数据库，通过“天河二号”超级计算机开展化合物的挖掘。目前已筛选出一批化合物，完成采购后将联合P3实验室开展病毒抑制实验。但新药研发并不容易，需要严格、复杂的步骤和大量投入，最快也需要2年~3年时间。
“所幸，人类现在有超算、人工智能、大数据这些科技力量，缩短了新药研发的时间。”谢伟东说，“我是广州人，也是中大人。我很自豪，在广州、在中大，有‘天河二号’这样的超级计算机。在这场战‘疫’中，它是科学家手中强大的武器。”
超算分析全国病例数据
对疫情的防控也离不开大数据的测算与助力。当前，广州超算正在助力全国战“疫”。超算中心负责人介绍，通过与国家卫健委及其所属机构的合作，超算中心部署了国务院医疗救助组新冠肺炎病例医疗质控系统。“我们利用已有健康医疗平台的优势基础，紧急研发部署了基于超算的抗新冠病毒疫情信息系统和数据库，实现定点医院全部病例数据和临床药物疗效数据的实时采集与在线分析，实现抗疫医疗质量控制与分析。”
在阻断疫情扩散方面，广州超算中心也发挥了重要作用。该负责人介绍，从大年三十开始，广州超算中心的科研团队参与启动了“疫情踪”软件的研发工作。这个软件基于已确诊的病患，利用传统流行病调查与大数据追踪分析等手段，结合地理信息技术，构建了新冠肺炎病患时空轨迹数据库。
“软件可以每5-10分钟采集一次用户的轨迹数据，并反馈到广州超算中心，通过中心强大的计算后台，定期将用户数据和已确诊病患的数据进行时空匹配度对比，这样，就可以实时评估、反馈用户的感染风险，并且提醒用户进行自我隔离或主动就医，从而帮助阻断病毒传染。”
在这场战“疫”中，广州超算为什么深受信赖？是实力。据悉，广州超算中心的“天河二号”超级计算机拿下了全球超算五百强的六连冠。在广东省、广州市政府的支持下，广州超算已经成为全球应用领域最广、用户数量最多的超算中心之一，在全球超算Dominant Sites排名上位列第五，是我国唯一进入这个排名前十的超算中心。
该负责人告诉记者，生物医药、健康医疗领域是广州超算中心一直以来重点发展的应用领域，中心在这一领域投入了大量的资源、人才团队开展应用研究和用户合作，取得显著应用成效。
“比如，我们与国家卫健委下属的标普医学中心是长期合作单位。在疫情暴发前，我们已经有了优秀的应用基础、完善可靠的硬件基础和软件环境、业务熟练的人才团队，可以迅速开展疫情防控的相关工作，在短时间内就取得比较好的成果。”
★ 王牌战队★
呼研所积淀17载为今朝
从本地病例样本分离出新型冠状病毒毒株，继而从粪便、尿液标本中分离出病毒；研发出新冠病毒IgM抗体快速检测试剂盒，15分钟出结果；构建出国际首个非转基因新冠病毒肺炎小鼠动物模型……作为国内呼吸疾病领域唯一一个国家级实验室，呼吸疾病国家重点实验室用17年时间吸引了一批“精兵悍将”。他们厉兵秣马、枕戈待旦，在这次战“疫”中立下彪炳战功。
17年前，由钟南山领衔的广州呼研所团队经历了抗击SARS的淬炼。如今，面对SARS近亲新型冠状病毒的来袭，已升格为“国家队”的呼吸疾病国家重点实验室再次擐甲执兵、上阵迎战。
在2个月不到的时间内，这座位于广州医科大学越秀校区、造型朴素的大楼里频频传出捷报，科研成果多次登上微博热搜。呼吸疾病国家重点实验室能征善战的奥秘是什么？近日，实验室主任冉丕鑫教授向记者作了解读。
病毒溯源“熟门熟路”
大年初三，实验室赵金存教授团队成员孙静博士匆匆从辽宁鞍山飞回广州，次日一早，便和同事朱爱如博士奔赴广州市黄埔区的P3实验室。她们的任务是为前线医护人员提供“*敌攻略”。而抗病毒药物筛选、致病机理研究以及疫苗研制的一系列科研攻关的前提是分离出病毒。
2月5日，实验室黄吉诚、赵金存教授团队宣布，分离出广州第一株新型冠状病毒毒株。8天后，赵金存教授团队宣布从粪便标本中分离出活的新冠病毒。再过6天，宣布从尿液中分离出病毒。3月6日，通过独有的四倍体补偿技术，构建出国际首个非转基因新冠病毒肺炎小鼠动物模型。
科研力量是人才的力量。“SARS之后，我们汲取经验教训，在国家重点实验室专门设立了重大呼吸道传染病与肺损伤的研究方向。在该方向下，引进一批专业的高水平人才，像赵金存教授就是从美国引进过来专门搞冠状病毒研究的。”冉丕鑫说，新冠肺炎疫情发生后，赵金存团队很快就启动溯源研究，可以说是熟门熟路。作为国内呼吸疾病领域唯一一个国家级实验室，呼吸疾病国家重点实验室用17年时间吸引了一批“精兵悍将”。
例如，陈凌教授课题组联合中国科学院广州生物医药与健康研究院、广州再生医学与健康广东省实验室等单位研发出新型冠状病毒IgM抗体快速检测试剂盒，仅需采取一滴血就有望在15分钟内用肉眼观察获得检测结果，且患者的血浆稀释500至1000倍后，仍能检测出阳性条带。
“记得我1993年来广州的时候，钟院士就已经建立呼吸疾病研究所分子生物学实验室，开始研究RNA、DNA、核酸，这在当时是罕见的。”冉丕鑫说，“正因为有长时间的积累，所以我们在核酸检测技术和试剂盒研发方面，非常快就出成效。”
临床、科研强强联合
2月9日，由钟南山领衔的“中国2019年新型冠状病毒感染的临床特征”研究发布，给出了诸多重磅信息。“为什么我们能这么快分析31个省区和直辖市的552家医院的1000余例确诊新冠肺炎患者的资料？因为我们有流行性病学的研究团队。”
据冉丕鑫介绍，呼吸疾病国家重点实验室是全国唯一一家集国家重点实验室和国家临床研究中心于一体的实验室。“很多国家重点实验室注重基础研究，临床医学研究中心注重临床，我们把两方面都结合得很紧，能围绕临床的需求开展基础研究，也能很快把基础研究成果服务临床，在全国不多见。”
“‘非典’以后，我们根据重症监护的需要，深入开展基础研究。陈荣昌教授从事呼吸力学研究，罗远明教授研究膈肌在呼吸过程中如何发挥作用，黎毅敏教授从事呼吸机上机之后脱机参数、指标的研究，李时悦研究显微支气管镜介入下的新技术、新方法……我们救治重症病人熟门熟路。”冉丕鑫说。
在临床科研战“疫”中，呼吸疾病国家重点实验室同时开辟三个“战场”——广州医科大学附属第一医院、广州市第八医院和武汉协和医院西院。战线这么长，任务这么重，如何创下战绩？冉丕鑫说。“因为我们重症监护基础研究和临床结合得比较好，所以我们承担这么重的任务，承担这么多救治病人的压力，成效还很理想。这就是我们的独门绝活。”
冉丕鑫还强调了“南山风格”和“抗非”精神，“广医有学生自发组织志愿队参与疫情防控，在广州南站帮测体温参与抗疫。”他说，实验室团队是钟院士一手培养出来的，奉献、开拓、钻研、合群的“南山风格”，临危不惧、实事求是的“抗非”精神，在这一代广医人得到很好的弘扬。钟院士84岁高龄“逆行”武汉，也给大家树立了榜样。
★ 全民应用 ★
“穗康”1941万用户零宕机
疫情给生活不断添堵，却因为“穗康”又变得顺畅起来。截至3月27日，“穗康”的注册人数总计1941万，截至3月28日，穗康码领取用户数已经超过1531万，穗康码累计亮码人次1亿次，总共有1241万人参与口罩摇号登记。在高并发、重负载的情形下，“穗康”基本没有出现宕机等重要事件。
面对疫情，微信中的“穗康”小程序已深刻嵌入了广州人的生活。截至3月27日，“穗康”的注册人数总计1941万；截至3月28日，穗康码领取用户数已经超过1531万，穗康码累计亮码人次1亿次，总共有1241万人参与口罩摇号登记。在高并发、重负载的情形下，“穗康”基本没有出现宕机等重大事故。这一切都有赖于幕后的互联网技术和软件工程师的努力。
技术无难题 克服时间紧
广州在1月24日（除夕）启动了穗康的方案设计。腾讯联合合作伙伴立即沟通、梳理政府迫切需要实现的需求，并连夜商讨小程序的基础功能和需要开发的具体内容。
作为工信部2019中国软件业务收入百强企业之一、同时作为腾讯投资的企业，广州的北明软件加入了开发任务。北明软件总裁应华江回忆说，在从业的过程，他极少遇到如此紧急的任务。“疫情来势汹汹，政府部门在提出需求时都希望能马上看到结果。”他告诉记者，穗康项目启动后，要求立马有功能上线，执行的时间非常紧张。
从接到项目到项目正式上线，他们只用了短短三天时间。“很难说能有技术问题能难倒我们，只是留给我们开发时间总是如此紧迫。”应华江说，“一个月的工作两天完成”是这段时间工作的常态。
但“穗康”一直随着防控形势而变化，工程师的工作也从来没有慢下来过。比如“穗康”最初的功能设置分为三块：健康自查、疫情线索上报和在线免费问诊，初衷是督促市民上报健康自查。
穗康小程序在上线当天下午又增加了预约口罩购买功能。为了实现小区一码通行，无接触式查验，穗康码随后应运而生。因为国际疫情日益严重，穗康小程序又快速推出了多种语言的国际版本。
两百程序员全天轮守
如今穗康在广州的注册量已经超过了1600万，这意味着广州的常住人口基本上完成了注册。在不断更迭、高负载下的“穗康”从来没有出现过宕机。
应华江告诉记者，穗康小程序在技术同样有独到之处，它采用微服务的架构，各项功能都是模块化开发，做好一部分上线一部分。也就是说在小程序在开发或者更新某一个功能版块时，其他功能不受影响，都可以正常使用。
强大的腾讯云资源、成熟的云平台服务以及智能网关，这为穗康小程序的稳定运行提供了坚实的支撑。在依靠技术优势的同时，“穗康”的稳定也离不开人的努力。与开发一样，维护系统的工作同样是夜以继日。到了晚上8点，工程师们需要在后台实时观测数据。晚上，还要进行大量的数据分析，开会讨论，往往开完会都已经是凌晨。“目前我们和腾讯共有百余名程序员参与这个项目，但他们基本都是24小时轮流守着后台。”
每一个新功能的上线，每一个稳定运行的日日夜夜，都是一群人彻夜守护，通宵达旦，既辛劳也宽慰。应华江说，作为团队的领头人、管理者，他现在最怕接到电话，因为每个电话都意味着，马上又有新的攻坚任务了。
“但是想到可以为大家的健康保障增加一分力量，我也期盼着接到电话，大家都希望一起努力，让疫情尽快过去。”他说。
广州日报全媒体文字记者：谭敏、杨博、龙锟、方晴广州日报全媒体图片记者：方晴、莫伟浓、骆昌威、龙锟
广州日报全媒体编辑：吴一钒
