Суперкомпьютерные вычисления пандемии: научное сообщество решает вопросы, связанные с COVID-19, с разных сторон

С помощью этих суперкомпьютеров эксперты помогают исследователям фармацевтической отрасли и директивным органам решать сложнейшие вопросы, связанные с коронавирусом.

Изучение причин, способов и возможных ситуаций развития COVID-19 с помощью мощных технологий Intel®.

С момента создания суперкомпьютеры стали использоваться для решения крупнейших и сложнейших вычислительных задач с интенсивным использованием данных — от подтверждения теорий Эйнштейна о гравитационных волнах до прогнозирования последствий изменения климата.

Сейчас ученые и политические лидеры обращаются к этим высокопроизводительным вычислительным системам (HPC), чтобы найти ответы на ряд вопросов, не требующих отлагательств и связанных с COVID-19 и штаммом нового коронавируса, который он вызывает.

«COVID-19 наступает со всех сторон», — говорит Тим Кокерилл (Tim Cockerill), директор по услугам для пользователей Texas Advanced Computer Center (TACC) Техасского университета. «Высокопроизводительные вычислительные системы поддерживают невероятно широкий спектр исследований, чтобы помочь нам понять вирус и отреагировать на него. HPC являются чрезвычайно важной частью исследований коронавируса».

Модели белков коронавируса могут помочь в определении мишеней новых методов медикаментозного лечения COVID-19. Графические материалы: Лоренцо Казалино (Lorenzo Casalino), Зид Гайеб (Zied Gaieb), Абигейл Доммер (Abigail Dommer), Ромми Амаро (Rommie Amaro). Калифорнийский университет, Сан-Диего.

Это означает, что за всем этим — за работниками здравоохранения, которые героически лечат больных, за сотрудниками лабораторий, исследующими способы лечения, за работниками органов планирования, пытающимися спрогнозировать новые вспышки, — стоят тысячи ученых и исследователей в сфере вычислений со всего мира, которые участвуют в борьбе против COVID-19. Они используют самые мощные суперкомпьютеры, многие из которых созданы на базе процессоров Intel®, для изучения вируса под всеми возможными углами и в разных масштабах: от микроскопических частиц до массивных данных.

COVID-19 наступает со всех сторон. Высокопроизводительные вычислительные системы поддерживают невероятно широкий спектр исследований, чтобы помочь нам понять вирус и отреагировать на него.

Тим Кокерилл, директор по услугам для пользователей, Texas Advanced Computer Center

Аналитика на уровне атома

На молекулярном уровне группы исследователей разрабатывают детальные цифровые модели нового коронавируса и проводят моделирование на базе физических знаний для изучения того, как он действует и какие аспекты молекулярного строения должны стать мишенью для вакцин и протоколов лечения.

Одна из таких групп в Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD) разрабатывает полную модель наружной оболочки вируса, той его части, которую мы пытаемся растворить во время мытья рук в течение 20 секунд. Они также планируют смоделировать взаимодействие между 200 миллионами атомов, образующих оболочку.

Исследователи проводят моделирование 300 000 лигандов в час на Фронтере. Графические материалы: Аргоннская национальная лаборатория.

Группа UCSD работает над кодами на самом мощном академическом суперкомпьютере в мире1— который находится в TACC и имеет 8008 узлов, мощность каждого из которых равняется мощности нескольких настольных компьютеров.

В совместном проекте под управлением Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США используются технологии Intel® для тщательного изучения миллионов крошечных молекул для поиска наиболее перспективных мишеней, на которые будут воздействовать новые лекарственные препараты, предназначенные для профилактики и лечения COVID-19.

Обе группы обмениваются результатами с разработчиками лекарственных препаратов и другими учеными для дальнейших исследований.

Основа для стратегий на базе научных данных

На макроуровне ученые и политические аналитики хотят лучше понимать, как распространяется COVID-19 и какие сдерживающие стратегии могут эффективнее снизить риск передачи заболевания и свести к минимуму экономические потрясения. Эпидемиологические симуляции позволяют им получать данные для разработки научно обоснованных решений этих проблем.

В одном из крупнейших эпидемиологических исследований COVID-19 группа из 80 человек из Института биокомлексности Университета Вирджинии и партнерских организаций разработала детальный «цифровой двойник», который является моделью всего населения США. Они используют эту модель для имитации того, как США отреагируют на возможные действия по борьбе с пандемией, чтобы сформулировать ответы на наиболее актуальные вопросы, связанные с развитием ситуации. Модель запускается каждый вечер в суперкомпьютерном центре в Питтсбурге, и результаты передаются в федеральные ведомства и ведомства штата.

Сотрудничество для ускорения прогресса

Суперкомпьютеры настолько важны для борьбы с COVID-19, что руководители на правительственном, промышленном и научном уровне объединились для обеспечения доступа стратегическим исследовательским инициативам к необходимым ресурсам и специальным знаниям. Как член консорциума HPC COVID-19,объединения государственных и частных организаций, созданного по инициативе отдела научно-технической политики Белого дома, корпорация Intel обеспечивает исследователям доступ к ресурсам высокопроизводительных вычислений. Благодаря постоянному партнерству с центрами HPC, исследовательскими группами и сообществом разработчиков ПО с открытым исходным кодом, мы помогаем оптимизировать работу важных инструментов и приложений для ускорения прогресса.

Центры HPC выделяют время для работы на суперкомпьютерах для проектов, связанных с COVID. В частности, центр суперкомпьютерных вычислений в Лейбнице, Германия, и Научно-технологический университет имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии пригласили исследовательские группы, изучающие коронавирус, подать заявку на выделение времени для работы на их платформах HPC на базе процессоров Intel®.

Нефтегазовые компании также усилили активность. BP предоставляет циклы на своем суперкомпьютере промышленного масштаба HPE Apollo. Итальянская компания Eni, лидер нефтегазовой отрасли, предлагает свои ресурсы для суперкомпьютерных вычислений и возможности молекулярного моделирования (обычно используются для сейсмических исследований). Eni работает с биофармацевтической компанией Dompé, штаб-квартира которой находится в Милане, и некоммерческим исследовательским консорциумом Cineca для ускорения поиска способов лечения COVID-19.

Борьба с COVID-19 и решение новых глобальных проблем

Суперкомпьютерные вычисления имеют решающее значение для борьбы с COVID-19, и научное сообщество уже приступило к решению проблемы. Технологии Intel® позволяют ученым использовать свои знания и стремления для понимания природы заболевания, его причин и последствий. Лидеры отрасли сотрудничают с государственными органами и университетами в части поддержки исследовательских инициатив, способных помочь найти лекарства и вакцины, а также обеспечить основу для разработки политик с опорой на данные.

При этом они предлагают модель совместной работы для решения самых серьезных проблем. Они разрабатывают алгоритмы и программное обеспечение, которые имеют решающее значение для понимания COVID-19, а также могут помочь привнести более глубокие аналитические данные в науку, лежащую в основе решений и возможностей, связанных с другими глобальными задачами.

С помощью этих знаний и опыта мы можем представить мир после пандемии, который будет лучше подготовлен к решению проблем, связанных с изменением климата, созданию умных городов, а также противостоянию другим смертельным вирусам, которые могут появиться.

###

Подробнее об исследовательских проектах COVID-19 в Техасском центре передовых компьютерных технологий, Аргоннской национальной лаборатории и суперкомпьютерном центре в Питтсбурге

Уведомления и отказ от ответственности

Intel не контролирует и не проверяет сторонние данные. Для оценки точности следует обращаться к другим источникам информации.

© Корпорация Intel. Intel, логотип Intel и другие товарные знаки Intel являются товарными знаками корпорации Intel или ее подразделений. Другие наименования и товарные знаки являются собственностью своих законных владельцев.

Информация о продукте и производительности