HPC-системы работают против коронавируса
06.09.2020, Вс, 17:19, Мск , Текст: Шатунова Евгения
2020 г. оказался богат на различные катаклизмы, но пандемия коронавирусной инфекции — однозначно самый значительный из них. Неудивительно, что мировое сообщество не жалеет сил на разработку мер противодействия этой глобальной угрозе. Не осталась в стороне и отрасль ИТ, предоставившая к услугам исследователей ресурсы мощнейших суперкомпьютеров мира.
Борьбой с пандемией и ее последствиями заняты сегодня лучшие исследовательские организации и медицинские компании по всему миру. Глобальные усилия направлены на спасение жизней, замедление темпов передачи инфекции, разработку потенциально эффективных вакцин и преодоление негативных экономических последствий пандемии. В этой жесткой и бескомпромиссной борьбе, которая ведется круглые сутки по всей планете, решающее значение имеет скорость обработки данных. Поэтому здесь просто необходимы мощнейшие суперкомпьютерные системы (High Performance Computers). Некоторые крупные компании располагают такими комплексами, благо для тех же, у кого их нет, мировое ИТ-сообщество с готовностью предоставляет доступ к HPC-ресурсам. Речь идет о содействии исследовательским центрам, профильным государственным организациям, медицинским учреждениям и т.д. Остановимся лишь на некоторых примерах использования суперкомпьютеров для борьбы с коронавирусом.
Merck — борьба за вакцину
Немецкая компания Merck KGaA, старейшая из ныне действующих мировых фармацевтических производителей, уделяет основное внимание разработке эффективной вакцины, способной защитить людей от коронавирусной инфекции. Это чрезвычайно сложная задача даже для мировой корпорации. Работы по разработке вакцин генерируют огромные объемы данных. Электронная микроскопия и другие методы используются для визуализации структуры и проверки вакцин-кандидатов. Итоговые сведения хранятся в колоссальных по объему базах данных, поскольку структура образцов должна быть описана буквально на атомарном уровне. Все это требует параллельных вычислений очень большой мощности, с которыми могут справиться только суперкомпьютеры и, как надеются в Merck, благодаря использованию HPC-систем, разработка эффективной вакцины займет не годы, а месяцы.
Тесты Roche для эффективной диагностики
Одним из направлений деятельности всемирно известной фармацевтической компании Roche Holding является разработка и выпуск средств диагностики. Сегодня фабрики Roche ударными темпами производят наборы для тестирования, позволяющие выявлять коронавирус. Компания тесно сотрудничает с организациями здравоохранения пострадавших стран, чтобы гарантировать людям доступ к скринингу. Компания Roche выпустила на рынок тест нового поколения, который работает в десять раз быстрее, чем предыдущие версии. При этом один прибор может исследовать тысячи образцов в день.
Вторым важным направлением является производство препарата «Актемра», который Китай разрешил использовать для лечения пациентов с серьезным повреждением легких. Созданная десять лет назад «Актемра», широко используется для лечения различных воспалительных процессов, но в случае применения против COVID-19, есть основания полагать, что препарат поможет предотвратить гиперреакцию иммунной системы на инфекцию.
В обоих случаях, с помощью HPC-вычислений, исследователи Roche могут достаточно быстро обрабатывать огромные массивы данных, необходимые для глубокого моделирования воздействия препаратов как на коронавирус, так и на организм человека. Такой подход существенно ускоряет процесс проверки гипотез, поиск лекарств-кандидатов, выявления потенциальных побочных эффектов того или иного лекарства и т.д. Пример компаний Merck, Roche и других мировых лидеров отрасли наглядно демонстрирует тот факт, что в современной фарминдустрии суперкомпьютерные вычисления и лабораторные исследования неотделимы друг от друга.
Институт Макса Планка — сотрудничество для общей пользы
Общество научных исследований имени Макса Планка — всемирно известная сеть научных организаций, включающая в себя свыше 80 институтов и исследовательских центров, занимается изучением широчайшего круга вопросов, почти по всем основным направлениям человеческой деятельности — от физики и астрофизики до изучения окружающей среды и климата. Естественно, такая организация не могла остаться в стороне от мирового процесса борьбы с COVID-19, поэтому Общество объединилось с пятью другими крупнейшими национальными научно-исследовательскими организациями Европы, чтобы совместными усилиями оказать более эффективное противодействие глобальной биологической угрозе.
Одним из инструментов достижения поставленных целей является широкое использование возможностей суперкомпьютерных систем, которые позволяют работать с большими данными и дают возможность запускать сложные приложения в различных научных областях. Биология, социология, экономика, имитационное моделирование процессов, искусственный интеллект и машинное обучение — эти и многие другие области научных знаний сегодня активно пользуются возможностями HPC-систем.
Основными направлениями специального консорциума COVID-19 High Performance Computing Consortium является оказание помощи в разработке вакцины, формирование прогностических моделей прогресса заболевания и моделирование новых методов лечения
Суперкомпьютеры объединяются
В конце марта 2020 г. был создан специальный консорциум COVID-19 High Performance Computing Consortium (HPCC), целью которого является использование высокопроизводительных вычислений для борьбы с пандемией. Данное объединение призвано сформировать уникальную вычислительную платформу, объединяющую ряд мощнейших суперкомпьютеров мира, что, как ожидается, окажет помощь ученым во всем мире в вопросах исследования и разработки методов лечения и создании потенциальных лекарств от коронавируса. Консорциум объединит шестнадцать суперкомпьютерных систем, которые суммарно содержат около миллиона процессоров и несколько десятков тысяч графических ускорителей. Эти мощности должны помочь исследователям эффективно обрабатывать большие массивы данных в области эпидемиологии, биоинформатики и молекулярного моделирования.
Основными направлениями использования суперкомпьютерных систем будет разработка прогностических моделей для оценки прогресса заболевания и моделирование новых потенциальных методов лечения, а также поиск потенциальной вакцины. Участниками консорциума являются такие исследовательские центры как Массачусетский технологический институт (MIT), Политехнический институт Ренсселера (RPI), Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL), Аргоннская национальная лаборатория (ANL), Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL), Сандийские национальные лаборатории (SNL), Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), Национальный научный фонд (NSF), NASA, а также крупнейшие мировые ИТ-компании — Amazon, Google, IBM, Microsoft и другие.
Есть здесь что-то общее
Это всего лишь несколько примеров организаций, которые прилагают огромные усилия, чтобы помочь человечеству остановить пандемию. Несмотря на свою разноплановость, многие из них имеют одну общую черту, а именно — являются клиентами компании SUSE, программные продукты которой имеют заслуженную репутацию в области высокопроизводительных вычислений. Так, из первой полусотни самых быстродействующих суперкомпьютеров мира, более двух десятков систем управляются ПО SUSE. Если брать первую сотню лучших HPC-систем, то программные продукты SUSE используют более половины из них.
В частности, речь идет о масштабируемой, высокопроизводительной операционной системе с открытым исходным кодом SUSE Linux Enterprise High Performance Computing, разработанной для максимального использования возможностей параллельных вычислений в приложениях моделирования, симуляции и расширенной аналитики. Одной из особенностей данной ОС является возможность ее использования, как в составе классических x86 и RISC-систем, так и на относительно недорогих вычислительных кластерах, использующих процессоры ARM-архитектуры.
Кроме того, для достижения максимального эффекта в решении различных задач, связанных с высокопроизводительными вычислениями, SUSE активно взаимодействует с другими лидерами ИТ-отрасли, в числе которых AMD, Intel, ARM, Marvel, NVIDIA, Dell, Fujitsu, Hewlett Packard Enterprise, Lenovo и другие.
Полный текст статьи читайте на CNews
