科学研究需要庞大的数据计算量。近期，又有不少广州超算南沙分中心助力香港科研团队的科研成果出炉，来自香港科技大学张黔教授团队研发的“肺部听诊耳机”就是其中之一。据研究团队介绍，这套基于耳机的原型机及软件系统EarSpiro，可以让慢性肺部疾病患者在近乎零成本的情况下对自己的肺功能进行评估。

EarSpiro操作示意图

　　慢性肺部疾病（如慢性阻塞性肺病，俗称慢阻肺）是影响人类生活质量的一大类疾病。据世界卫生组织统计，慢阻肺是人类的第三大死因。光是在美国，每年就有超过十五万人死于慢阻肺。因此，如何尽早发现慢性肺部疾病，以及如何进行日常化的慢病管理对于患者甚至整个医疗保健体系来说都是至关重要的。

　　然而，传统的肺功能仪非常昂贵，即使是家用的便携式肺功能仪都需要数万元人民币。这对普通家庭来说是不小的负担。针对这一个问题，香港科技大学张黔教授团队提出了一套基于耳机的原型机及软件系统EarSpiro，使得患者在近乎零成本的情况下也能对于自己肺功能进行评估。

EarSpiro系统原型

　　据研究团队介绍，有研究表明，气体流速在一定情况下跟气流声是呈正相关的。换句话说，气流速越大，气流声也会越大。研究团队设想，如果能通过耳机内置麦克风获取耳道内经过骨传导的气流声，并进行恰当的建模，便可以在不用肺功能仪的情况下计算出肺部气体交换的流速和体积，对测试者进行肺功能评估。然而，由于每个人的生理结构是不同的，且性别、年龄等因素都会对所能发出气流声造成影响，建立从气流声到气流速的转换模型是十分困难的。为此，研究团队邀请60位不同年龄段、不同身体状况的被试者为实验提供数据，寻求使用深度学习的方式来解决这一问题。

　　由于数据类型是声音信号，具有采样率高的特点（48kHz），所以数据规模非常大。一次正常的肺功能测定大概十秒的数据就会产生48万个数据点，普通的台式机或是一般的提供计算资源的服务器难以承担。

　　因此，研究团队通过广州超算南沙分中心提供的超算服务，借助“天河二号”强大的计算能力进行数据分析，这大大缩短了迭代设计模型结构的时间成本，使研究团队在一个月的时间内完成了初步的模型设计，也验证了想法的可行性。

　　一个可以预见的使用场景是，患者在家自行使用EarSpiro来监测自己的肺功能状况，如有发现异常，再去医院和诊所做详细的检查，可节省患者的开销和时间成本。

　　据研究团队介绍，未来，他们还将继续深入沿着辅助肺功能障碍患者这一方向开展工作，例如，除检测肺功能之外，还可以辅助患者进行康复训练，如腹式呼吸训练等。基于“天河二号”超算，研究团队将通过深度学习的模型来对人的呼吸模式建模，实现深度学习模型的迭代设计。

　　据了解，今年3月，国务院服务贸易发展部际联席会议办公室印发《全面深化服务贸易创新发展试点第三批“最佳实践案例”》，选出全国成效突出的25个案例，在前两批“最佳实践案例”基础上形成新一批制度创新性强、市场主体反映好、具备借鉴推广价值的案例做法。“广州超算打造跨境科技资源共享平台”入选其中。

　　据介绍，2016年，香港科技大学霍英东研究院与广州超算共建的广州超算南沙分中心正式运营，搭建全国首个通过“点对点”跨境专线联通内地和港澳地区的高性能技术和数据处理服务平台，为两地科研发展和成果转化提供关键技术支撑和服务，填补了香港无世界领先水平高性能计算的空白，使港澳用户更加方便、快捷、安全地使用“天河二号”超算资源，进一步推动粤港澳大湾区实现科技基础设施和大型科研仪器开放和共享。目前，已有港澳及海外200余个科研团队通过南沙分中心使用“天河二号”超算资源，在材料化学、生物医药、工程机械仿真计算、气候模拟与海洋环境、金融计算等诸多领域开展科学研究。用户科研团队包括香港科技大学、香港大学、香港中文大学、香港理工大学、澳门大学、加拿大滑铁卢大学以及俄罗斯国立大学等港澳及海外院校。港澳及海外科研团队通过南沙分中心付费长期使用“天河二号”超级计算资源数已超过2.1亿核时，约占广州超算港澳及海外用户机时使用量的80%。

　　综合香港科技大学霍英东研究院消息