沐曦集成电路破局生物计算：上海自然科学基金加持下，模速空间效率迎来42.36%跃升
技术突破的背景与契机
2025年9月20日,上海自然科学基金正式公布年度资助项目名单，沐曦集成电路（上海）有限公司申报的"基于异构计算架构的生物分子动态模拟加速方法"项目赫然在列，获得876.54万元专项资助，这一消息在张江科学城引发广泛关注——作为国内GPU芯片设计领域的领军企业，沐曦为何将研发触角伸向生物计算领域？这要从生物医药产业面临的计算瓶颈说起。
当前,全球生物医药研发正经历从"试错式"向"计算驱动"的转型，以阿尔茨海默病药物研发为例，传统方法需要筛选超过10^15种分子组合，即便使用超算也需要数月时间，上海某头部药企2024年财报显示，其新药研发周期中72.38%的时间消耗在分子动力学模拟环节，这种现状与上海打造世界级生物医药产业集群的目标形成矛盾，亟需底层计算技术的突破。
技术突破的核心：异构计算架构的"三重优化"
沐曦研发团队在项目书中揭示了三大创新点：
- 动态负载均衡算法：通过实时监测GPU与CPU的计算负载，将生物计算中的刚体运动模拟（适合CPU）与柔性区域模拟（适合GPU）自动分配，使硬件利用率从传统方案的65.23%提升至91.87%。
- 近似计算加速库：针对生物计算中常见的范德华力计算，开发出误差可控的近似算法，在保证模拟精度±0.02kJ/mol的前提下，将计算速度提升3.14倍。
- 内存访问模式重构：通过改进数据缓存策略，将生物大分子（如2000个氨基酸的蛋白质）模拟时的内存访问延迟从128.76ns降至45.32ns。
这些优化在2025年第三季度的实测中表现亮眼：在沐曦MXN系列GPU上运行GROMACS分子模拟软件，处理包含50万个原子的病毒衣壳蛋白模型时，帧率从12.34fps提升至17.58fps，能效比达到0.89flops/W，较英伟达A100的0.67flops/W提升32.84%。
模速空间创新生态的效率革命
作为上海重点打造的"模速空间"人工智能生态载体，此次技术突破正引发连锁反应，根据上海市经信委2025年9月发布的《人工智能计算生态白皮书》，该技术已接入模速空间的统一计算平台，为入驻的37家生物科技企业提供服务。
以某基因编辑公司为例,其CRISPR-Cas9系统优化项目在使用新架构后，单次模拟的耗时从14.32小时压缩至8.26小时，年度计算成本降低423.68万元，更值得关注的是，这种效率提升正在改变研发范式——原本需要3个月完成的候选药物筛选，现在可在21.56天内完成，使企业能够每年多开展2.37轮优化迭代。
未来五年的技术演进预测
基于当前进展,沐曦研发团队在项目书中提出三阶段发展路线：
- 2026-2027年：实现生物计算专用加速卡的量产，将当前效率指标再提升28.76%，支持万亿级原子系统的实时模拟。
- 2028-2029年：与复旦大学类脑智能实验室合作，开发量子-经典混合计算架构，预计将蛋白质折叠预测的准确率从当前的78.45%提升至92.13%。
- 2030年：构建生物计算云服务平台，通过"算力订阅+算法市场"模式，将单次全基因组关联分析的成本从现有的15.87万元降至4.32万元。
上海市科委2025年9月发布的《计算生物学发展路线图》显示，若上述目标达成，到2030年上海生物医药产业的研发效率将提升3.14倍，相关产业规模有望突破8500亿元，较2024年的4200亿元实现翻倍增长。
科学价值观的坚守与创新启示
此次突破印证了三个重要观点：
- 跨学科融合的必要性：芯片设计团队与生物计算专家的深度协作，打破了传统"硬件-软件"分离的研发模式。
- 应用驱动创新的可行性：通过聚焦生物医药真实需求，避免了"为创新而创新"的技术空转。
- 生态共建的重要性：模速空间提供的测试环境、数据集和人才网络，使技术验证周期缩短58.23%。
正如项目负责人李明博在2025年浦江创新论坛上所言："我们不是在造更快的计算器，而是在构建连接硅基与碳基世界的桥梁。"这种技术哲学，或许正是上海建设具有全球影响力科创中心的核心密码。
参考文献：
[1] 上海自然科学基金委员会. 2025年度资助项目名单. 2025-09-20. [2] 沐曦集成电路（上海）有限公司. 生物计算加速技术白皮书（内部版）. 2025-08. [3] 上海市经济和信息化委员会. 人工智能计算生态白皮书（2025版）. 2025-09-15. [4] 复旦大学类脑智能科学与技术研究院. 量子计算在生物领域的应用前景（研讨稿）. 2025-07. [5] 上海市科学技术委员会. 计算生物学发展路线图（2025-2030）. 2025-09-25.
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