「英偉達呼吸機」開源:計算機架構大師打造,黃仁勳點贊

機器之心報道

這款呼吸機是計算機架構大師 Bill Dally 的手筆。

計算機先驅們也加入了抗擊新冠的行列:英偉達首席科學家 Bill Dally 本週宣佈了一款開源低成本機械呼吸機設計。

「英偉達呼吸機」開源:計算機架構大師打造,黃仁勳點贊

Dally 表示,這款呼吸機的設計僅耗時幾周,對於這位職業生涯中對於半導體行業、超級計算機的發展做出過重要貢獻的學者來說,該項目相對比較簡單:呼吸機僅需使用現成的電子元件製作,成本約 400 美元,而且可以快速製造出來。

相比之下,傳統的呼吸機成本可能要超過兩萬美元——這還是新冠疫情流行之前,市場沒有出現波動時的情況。

除擔任英偉達首席科學家、負責把控公司整體技術戰略發展外,Dally 同時還是美國國家工程院院士、美國文理科學學院院士、IEEE 和 ACM 會員。在 2009 年就任英偉達之前,Dally 還曾擔任 MIT、斯坦福大學的教授,是 MIT 助理教授韓松的博士生導師。在系統架構方面,他幾乎與圖靈獎得主 David Patterson 齊名。

自 2009 年加入英偉達之後,Dally 領導著一個超過 200 名科學家的團隊,專注於 AI、計算機視覺、自動駕駛汽車、機器人技術和圖形等領域。

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Bill Dally 在 2018 年的 GTC 大會上。

「我不希望看到因為大規模疫情而出現呼吸機短缺的情況,」Dally 表示。「但我認為如果最壞的情況可能發生,人們必須做好準備。」

呼吸機和新冠

當前新冠疫情在全球還沒有消退的趨勢,呼吸機成為了醫療設備需求的重要部分。Bill Dally 的開源呼吸機設計或許可以很大程度上緩解這一情況。

呼吸機設計:http://op-vent.stanford.edu/

對於感染新冠病毒(COVID-19)的人群來說,約有 0.3-0.6% 的患者發展為嚴重的急性呼吸窘迫綜合症,需要機械呼吸機的支持。

對此,Dally 的目標是構建「最簡版本」的呼吸機。他設計的設備大體上僅由兩種易於獲取的部件組成,一個比例電磁閥(Proportional Solenoid Valve)和一個微控制器,微控制器調節通過該閥流向患者的氣體流量。

前不久,英偉達 CEO 黃仁勳曾呼籲公司研究者尋求抗擊新冠的方法,Bill Dally 迅速開始了自己的工作,他與技術和醫療領域的專家取得聯繫,通過視頻會議進行了交流。

黃仁勳:「我看行」

在四月初,Bill Dally 在自我隔離期間泛舟於 Tahoe 清涼湖面時,他突然有了靈感。

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Dally 在線訂購了一個比例電磁閥,它通過電磁體控制打開或關閉,隨後他拿出了為自家酒窖控制恆溫系統的微控制器。在自己的電子產品車間裡連續工作了幾天幾夜之後,Dally 編寫了數千行代碼,製成了一個使用普通管道配件和閥門構造的呼吸器原型。

4 月 4 日,Dally 在他的車庫裡向英偉達員工們分享了呼吸器工作的視頻。黃仁勳當即表示:「我看行!」

收集專家建議

為了進一步推動這個項目,Dally 聯繫了各路專家。他找到自己的前學生,自動駕駛和機器人專家 Paul Karplus,醫學生 Emma Tran,並很快與斯坦福大學醫學院院長 Andrew Moore、醫療器械公司創始人 Bryant Lin、麻醉醫師 Ruth Fanning 等人取得了聯繫。

Dally 還與擬真環境和模擬學習專家 David Gaba 取得了聯繫以測試設備。

4 月 17 日,Gaba 在複雜的肺部模擬器上測試了呼吸器原型機,以各種呼吸機設置對正常和兩種水平的 COVID-19 肺部疾病條件進行建模。Dally 報告說,它可按照預期工作。

組裝僅需 5 分鐘

直到現在,Dally 在自家車庫裡組裝的原型呼吸機仍然可以正常工作,它簡單而可靠。Dally 表示,他可以在 5 分鐘內將設備的氣動組件安裝起來。該呼吸機有一個簡單的顯示屏,並可以放入標準手提箱內。Dally 認為,與基於氣袋的緊急呼吸支持方式相比,這種呼吸機顯然更加有效,它可以精確地調節流量,壓力和體積,而且零件更少,耗費功率更小,成本更低。

「英偉達呼吸機」開源:計算機架構大師打造,黃仁勳點贊

英偉達首席科學家設計的呼吸機可精確測量氣流,補償閥誤差,控制最大壓力,實現由患者啟動的通氣,也包含監視警報狀況等功能的傳感器。

在「開源呼吸機」的消息放出之後,Yann LeCun 等著名學者紛紛表示關注。Dally 表示,現在他正在研究美國食品藥品管理局(FDA)緊急使用授權所需的文書工作,希望能夠儘快啟動量產滿足抗疫前線醫護人員的應急需求。

參考內容:

https://blogs.nvidia.com/blog/2020/05/01/low-cost-open-source-ventilator-nvidia-chief-scientist/


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