Huawei in China, IBM und DOE in den USA

Supercomputer-Einsatz im Kampf gegen Covid-19

| Autor: Ulrike Ostler

KI und Supercomputer im Einsatz gegen das Corona-Virus.
KI und Supercomputer im Einsatz gegen das Corona-Virus. (Bild: Huawwei)

Je schneller, desto besser. Für den Kampf gegen die Infektion und die Wirkungen des Corona-Virus für die Eindämmung der Pandemie und die Entwicklung zuverlässiger Tests, für den Schutz von Menschen, die mit Infizierten in Kontakt kommen, brauchen die Forscher Rechenleistung, kombiniert mit Künstlicher Intelligenz (KI). Huawei und ein Verbund an Forschern und Medizinern melden erste Erfolge, das Weiße Haus ruft die Technologiebranche zusammen.

In den USA soll es ein Covid-19 High Performance Computing Consortium geben, das IBM, das Department of Energy (DoE) sowie das Weiße Haus leiten werden. Gewohnt markig spricht Präsident Donald Trump davon, „die Macht der amerikanischen Supercomputing-Ressourcen freizusetzen.“

Der leistungsfähigste unter den US-Superrechnern ist „Summit“, der zum Oak Ridge National Laboratory des Energieministeriums gehört und 200 Petaflops bereitstellt. Es basiert auf IBM-Technik. Laut Big Blue stehen insgesamt 330 Petaflops an Rechenleistung in einer Reihe von nationalen Labors und Institutionen für verschiedene Projekte in den Bereichen Epidemiologie, Bioinformatik und Molekularmodellierung zur Verfügung.

Dario Gil, Forschungsdirektor von IBM, führt aus: „Diese Hochleistungs-Computersysteme ermöglichen es den Forschern, Berechnungen in der Epidemiologie, der Bioinformatik und der molekularen Modellierung durchzuführen.“

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17.03.20 - Im Januar 2020 hatte die Europäische Kommission 10 Millionen Euro für die Forschung zur Entwicklung und Behandlung von COVID-19-Impfstoffen und -Diagnostik bereitgestellt. Jetzt ist die Summe als Notfallfinanzierung für „Horizon 2020“ um 37,5 Millionen Euro aufgestockt worden. Das Geld fließt in in 17 Projekte mit insgesamt 136 Forschungsteams. lesen

Die Nationale Behörde für nukleare Sicherheit, die sich normalerweise mit Kernwaffenforschung beschäftigt, bestätigt ebenfalls, dass sie einige ihrer Systeme für die Covid-19-Forschung zur Verfügung stünden. 23 Petaflops stammen dabei vom System „Lassen“, 3,2 Petaflops von „Quarz“ und 1,8 Petaflops von „Grizzly“. Der Computer „Sierra“ verfügt über 125 Petaflops ; doch diese fehlen offenbar.

Die NASA, die National Science Foundation, das MIT, das Rensselaer Polytechnic Institute sollen wie Hewlett-Packard Enterprise sowie Google, Amazon und Microsoft sollen ebenfalls ebenfalls Dienstleistungen für das Konsortium erbringen. AWS kündigte etwa Cloud-Ressourcen im Gegenwert von 20 Millionen Dollar zur Unterstützung der Covid-19-Forschung an.

HPC und Cloud

Mike Daniels, Vice President Öffentliche Hand bei Google Cloud, sagt: „Wir wissen, dass High Performance Computing die Zeit, die für die Massendatenverarbeitung und großer Datensätze sowie für komplexe Simulationen benötigt wird, von Tagen auf Stunden reduzieren kann. Wir freuen uns darauf, an dieser Initiative zusammen mit führenden Technologie- und Hochschulvertretern sowie dem öffentlichen Sektor teilzunehmen, um den Covid-19-Forschern mehr Ressourcen zur Verfügung zu stellen und die Google-Cloud-Computing-Funktionen für die Entwicklung potenzieller Behandlungen und Impfstoffe einzusetzen.“

Forscher können, egal ob sie aus dem akademischen,dem privatwirtschaftlichen Umfeld oder der Regierung kommen, über eine Website des Konsortiums Corona-Virus-bezogene Projekte einreichen. Die Mitglieder des Konsortiums werden die Anträge zu prüfen, um die mit der größten Aussicht auf Erfolg zu beschleunigen.

Offenbar haben Forscher von Oak Ridge und der University of Tennessee den Supercomputer Summit bereits für Covid-19-Entdeckungen nutzen können. Der Rechner führte Simulationen mit mehr als 8.000 Verbindungen durch und identifizierte 77 kleine Moleküle, die zur Beschleunigung der Entdeckung neuer Therapien und Impfstoffe für das Corona-Virus verwendet werden könnten.

Covid-19-Forschung in China

Einen ähnlichen Erfolg meldet Huawei beziehungsweise ein Forschungsteam, das stark für die Erforschung möglicher Medikamente stark auf den Einsatz von KI setzt. Zum Team gehören das Tongji Medical College of HUST of Huazhong University of Science and Technology, das First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University und das Beijing Genomics Institute of Chinese Academy of Science sowie Huawei mit seiner Cloud.

Bereits am 3. Februar 2020 fanden die entwickelten Algorithmen fünf Antiviren-Medikamente, die gegen COVID-19 wirksam sein könnten. Sie wurden durch ein Screening von 8.506 existierenden Medikamenten, die die frei zugängliche DatenbankDrugbank“ aufführt, und ein viel größeres aus mehr als 160 Millionen zusammengesetzten Molekülen in der Molekularbibliothek von Unichem innerhalb nur einer Woche herausgefunden.

Die Durchforstung basiert auf der Huawei Cloud beziehungsweise dem KI-Cluster, das auf der „Ascend-Hardware“ des Herstellers sowie der Entwicklungs- und Management-Plattform „Modelarts“. Sie integriert Algorithmen, Tools, KI-Modelle und Pipelines auch für die Pharmazie.

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23.09.19 - Die jährliche Hausmesse „Huawei Connect“ ist die Veranstaltung des ICT-Konzerns, die sich mit den Enterprise-Infrastrukturen und -produkten beschäftigt. Zum Event in Shanghai vergangene Woche gab es jede Menge entsprechende Produktankündigungen - von den General Purpose- und KI-Chipsets „Kunpeng“ und „Ascend“ bis zu Networking- und Storage-Devices über offene Hardwarespezifikationen bis zu Open-Source-Software „Open Euler“ und „Open Gauss“. Außerdem im Portfolio: Erläuterungen zu Unternehmensstrategien. lesen

Außerdem spielt die medizinische Bildgebung eine entscheidende Rolle bei der Diagnose und Behandlung der neuartigen Coronavirus-Pneumonie (NCP). Das reicht von der frühzeitigen Entdeckung von Lungenanomalien in Verdachtsfällen über die Bestätigung der Diagnose und/oder die Bestimmung des Ausmaßes der Progression beziehungsweise Ausschluss von Verdachtsfällen durch Differentialdiagnose bis hin zur Erstellung und Anpassung von Behandlungsplänen mitsamt der Verfolgung des Krankheitsverlaufs und der Bewertung, der Behandlungen.

Ein anderer Erfolg beim Einsatz von KI vermelden Huawei beziehungsweise HY Medial AI und das Youan Hospital bei der Diagnose.
Ein anderer Erfolg beim Einsatz von KI vermelden Huawei beziehungsweise HY Medial AI und das Youan Hospital bei der Diagnose. (Bild: Huawei)

Kürzlich wurde im You'an-Krankenhaus eine entsprechende KI-Anwendung von HY Medical implementiert, die praktische Unterstützung für den gesamten Prozess der Untersuchung, Diagnose und Behandlung der NPC-Epidemie bietet.

Beginnend mit dem Algorithmus hat das HY Medical-Team Mengen an NPC-Daten in Echtzeit gesammelt. Eine Ärztegruppe half bei der präzisen Kennzeichnung, die dann wiederum als Grundlage für eine Deep-Learning-Algorithmus verwendet worden ist. jetzt passt sich das KI-System von HY Medical sich automatisch an Bilder aus verschiedenen Krankenhäusern, von verschiedenen Geräten und unterschiedlichen Schichtdicken an und wendet Selbst-Iteration und Modelloptimierungen an.

Seit dem 26. Februar 2020 unterstützen KI-basierte Diagnose-Systeme von Huawei 20 Krankenhäuser.
Seit dem 26. Februar 2020 unterstützen KI-basierte Diagnose-Systeme von Huawei 20 Krankenhäuser. (Bild: Huawei)

Nach Aussage des Personals vor Ort sind CT-Daten alleine lediglich „eine Sammlung von Werten zur Beschreibung der Dichte“, will heißen: CT-Werte allein helfen nicht bei der Bestimmung der verschiedenen Arten von Indikatoren. Es braucht eine Auswahl präzise gekennzeichneter Daten plus Deep-Learning-Algorithmus. Das letztlich könne dazu beitragen, jede einzelne Läsion abzugrenzen, und eine präzise Kontur und ein genaues Volumen zu erhalten.

Die Erkennungs- und Genauigkeitsrate von NPC-Läsionen hat 96 Prozent erreicht. In Kombination mit effizienten Prozessoren und schlanken neuronalen Netzwerk-Modellen dauert die Verarbeitung einer CT-Studie mit 500 Bildern nur 2 bis 3 Sekunden.

Die KI-unterstützten klinischen Diagnose- und Behandlungsanwendungen von HY Medical beschäftigen sich unter anderem mit der NCP-Diagnose.
Die KI-unterstützten klinischen Diagnose- und Behandlungsanwendungen von HY Medical beschäftigen sich unter anderem mit der NCP-Diagnose. (Bild: Huiying Medical Technology (Beijing) Co., Ltd.)

Jedes CT-Bild besteht übrigens aus Hunderte an Megabytes bis zu einem Gigabyte. Für die Übertragung benötigen die angeschlossenen Krankenhäuser eine Netzwerkgeschwindigkeit, die höher als 30 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) betragen muss. Huawei implementierte dafür unter anderem 5G-Netze.

Huawei und Wuhan Telecom bauten innerhalb von 1,5 Tagen die 5G-Fernberatungsplattform des Xiehe Hospitals auf, um eine Verbindung zwischen Hauptkrankenhaus zum West Hospital, zum Beijing Xiehe Hospital, zum Beijing Chaoyang Hospital und zu dem XieheCancer Hospital herzustellen. Diese 5G-Fern-CT-Zusammenarbeit und dieser -Konsultationsplattform ermöglicht die gemeinsame Nutzung von CT-Bildern gefährlich kranker Patienten in Echtzeit.

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