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超級電腦富岳分析 室外染疫風險不比室內低

疫情當前,富岳已為傳染病研究做出不少貢獻。法新社

日本理化學研究所(Riken)等研究團隊,利用TOP500當前排名世界第一的超級電腦「富岳」進行飛沫路徑模擬,研究結果顯示,主要由於風助長飛沫擴散,在室外感染COVID-19(新冠肺炎)的風險並不低於室內,甚至可能更高。此外,富岳也被用來研究不同變種病毒的傳染能力。

綜合ITMedia、NHK、產經新聞(Sankei)、日經新聞(Nikkei)報導,在飛沫路徑研究中,團隊以10個人在室外圍住桌子成一圈、面對面相隔1公尺遠、不戴口罩進行對話為假設情境,運用富岳進行模擬,研究在這些人之間會有多少飛沫出現。結果顯示,30秒的大聲對話中會有約1萬個飛沫產生,在無風狀態下,正對面及兩側共3個人會被飛沫噴到,尤其是正對面的人會接觸到佔總體1成的飛沫。

在秒速0.5~1公尺的微風吹拂下,飛沫影響範圍還會再擴大,在相隔1公尺情況,位在正對面與下風處等6個人會受波及,比起無風狀態,感染風險顯然要更高。若大聲說話的人有戴口罩,則幾乎沒有人會被飛沫噴到。

研究再將面對面距離延長至1.7公尺遠,模擬結果顯示,無風不戴口罩情況下大聲說話,比起1公尺遠情境之下,飛沫量雖然會少掉一半,但正對面與兩側的3人仍然會受到影響。

對此,理研團隊領導人、神戶大學教授坪倉誠表示,雖然一般認為室外比室內安全,但模擬實驗結果顯示,在近距離說話的情況下,不能期待室外會有換氣效果、從而降低感染風險;依照室外風吹型態的不同,飛沫可能會飛得更遠更廣,在這種環境下所有人的傳染病感染風險都會上升。比起區分室內外,人際互動時戴上口罩、保持適當距離更為重要。

此外,也有研究團隊使用富岳進行模擬分析,評估不同變種病毒的棘蛋白受體結合域(RBD)與人體細胞受體結合能力。結果顯示比起傳統病毒,英國變種強1.03倍,南非變種與巴西變種則強1.2倍。此結果不必然表示英國變種比起其他兩者感染力更弱,因為人體細胞與病毒間的互動機制非常複雜,除病毒RBD與細胞受體結合能力外,尚有許多變因交錯影響感染效果,這也是富岳強大的運算能力所能著力之處。不僅如此,針對尚未出現的變種病毒感染能力,也可利用富岳進行模擬推估,為將來疫情風險預做準備。

由理研與富士通(Fujitsu)共同開發的富岳,在疫情蔓延當下已為相關研究做出不少貢獻,比起前代超級電腦「京」難以跨出學術界運用於產業界的困境,富岳開發理念即包含使用的便利性,在設計上也選用通用型CPU,因此在2020年6月甫進入世界評比後即達成4個指標冠軍(TOP500、Graph500、HPCG、HPL-AI),反映其應用範圍之廣。

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