Vedecká komunita celého sveta spojila svoje sily a spoločne hľadá spôsoby ako urýchliť objavenie účinnej liečby. V článku o tom hovorí aj Peter Ungaro, senior viceprezident a generálny manažér pre HPC a obchodnej jednotky Mission Critical Solutions v spoločnosti Hewlett Packard Enterprise (HPE). Konkrétne zmieňuje pomoc najmodernejších digitálnych technológií, supervýkonných výpočtov, umelej inteligencie či simulácií. Rovnako sa dozviete viac o úlohe HPC systémov v iniciatívach HPE.
Pri podpore vývoja vakcíny, ktorá môže zachrániť život miliónov ľudí a minimalizuje hrozby nekontrolovaného šírenia COVIDu-19 majú supervýkonné počítačové systémy(HPC) skutočne podstatnú úlohu.
Ponuka ohromného výpočtového výkonu superpočítačov a HPC je podstatnou skutočnosťou, na ktorú sa vedci v laboratóriách spoliehajú. O chorobe COVID-19 sa totiž sústavne objavujú rozsiahle neustále sa meniace dáta a moderná medicína k vývoju vakcíny využíva zložité matematické modely týchto superpočítačov.
Vďaka týmto výpočtom môžeme napríklad lepšie pochopiť fungovanie tohto nepoznaného vírusové kmeňa simulovaním daných biologických a chemických procesov. Rovnako slúžia na vysvetlenie komplexných vzájomných vzťahov v ľudskom tele dokonca až na molekulárnej úrovni a v neposlednom rade sa podieľajú na urýchlení vývoja nových preventívnych opatrení a liečebných postupov.
Tieto simulácie sa vďaka kombinácii simulačných a modelovacích schopností a nových techník AI a strojového učenia stávajú ešte presnejšími.
HPE a HPC priemysel výrazne podporuje komunitu vedcov, ktorí sa sústredia hlavne na rozvoj poznatkov o koronavíruse, celistvý výskum a predovšetkým objavenie fungujúceho lieku. Toto všetko je možné vďaka spolupráci so svetovými výskumnými centrami v ktorých sa využívajú HPC a AI postupy a systémy.
Hrdosť na možnosť poskytovať odborné znalosti viacerým výskumno-vývojovým inštitúciám celosvetového merítka je u nás V HPE nesmierna. Je pre nás cťou zohrávať významnú úlohu pri podpore vedeckých iniciatív a nasadzovať naše HPC systémy tam, kde sú potrebné.
Zo všetkých môžeme spomenúť napríklad Argonnské národné laboratórium (ANL), národné laboratórium Lawrenca Livermora (LLNL), či francúzske Národné centrum pre vedecký výskum (CNRS), ktoré spolupracuje s GENCI, francúzskou národnou HPC infraštruktúrou v ktorých používajú práve technológie HPC a AI na výskum vhodných liekov či urýchlenie vývoja protilátok.
AI a strojové učenie sú v týchto výskumných centrách používané na simulácie a modelovanie vytvorené s cieľom spresnenia predpovedí. Tento proces významne urýchľuje objav nových protilátok vyvolávajúcich imunitnú reakciu. Tieto protilátky sú vlastne krvné proteíny, ktoré sú produkované v zápase s cudzími látkami či toxínmi. Následne sú tieto látky testované ako potencionálne účinné prostriedky proti koronavírusu. Dokonca je možné, že vedci dokážu z dostupných vytipovať tie najvhodnejšie látky pre výrobu účinného lieku. Celý proces sa dá popísať ako konvergencia modelovania a simulácie s AI a analytikou
Vďaka súčasným digitálnym technológiám sa vedcom darí skracovať čas výskumov z rokov na mesiace. Argonnskí vedci už začali vedeckú misiu, ktorá má potenciál výrazne zvýšiť tempo odhaľovania antivírusových látok.
V ANL je používaný superpočítač Theta poháňaný HPE. Na urýchlenie simulácie miliárd rozličných malých molekúl z verejne dostupnej databázy vhodných látok, z ktorých potencionálne môže vzniknúť účinné liečivo, aplikuje práve AI a strojové učenie. Argonnskí výskumníci si dávajú za cieľ spresniť predpovede o vzájomných interakciách molekúl v týchto látkach a ich viazaní sa na vírusové proteíny. V prípade úspešného naviazania sa je látka používaná v následnom testovaní ako možná vakcína.
Biológ v divízii dátovej vedy v Argonne, Arvind Ramanathan, vyjadril svoj názor k danej problematike, v ktorom tvrdí, že pri skúmaní nového koronavírusu by sme sa nemali zamerať len na jediný proteín, ale práve na všetky proteínové vírusy v celku. Práve vďaka tomu, že AI a strojové učenie sa dá používať na skríning liekov vo viacerých cieľových proteínoch vírusu, môže nám to pomerne výrazne urýchliť cestu k objaveniu účinného liečiva.
Vedcom z LLNL sa podarilo dosiahnuť nevídaný úspech a my sme na to nesmierne hrdí. Podarilo sa im totiž vytipovať 20 potencionálne vhodných protilátok z ohromného čísla možností až 1040 . Je to skutočne významný, inšpiratívny a pozitívne dramatický moment vo svete vedy a výskumu. Totiž to, čo by za bežných okolností trvalo celé roky, sa vďaka súčasnej supervýpočtovej techniky podarilo za neuveriteľných pár týždňov.
Tím vedcov v LLNL skúmajúcich COVID-19 konkrétne využíva Catalyst, HPC klaster od HPE. Predstavuje unikátnu modelovaciu platformu, vďaka ktorej sa urýchlil celý výskumný proces a súčasne sa výrazne zlepšili predpovede.
Catalyst sceluje modelovanie bioinformatiky, molekulárne simulácie a algoritmy strojového učenia s dôležitými komponentami, ktoré sa používajú na tvorbu kvalitných a spoľahlivých predpovedí (štrukturálne biologické údaje a experimentálne dáta).
Dr. Daniel Faissol, dátový vedec z LLNL uviedol o výskume niekoľko zaujímavých skutočností. V prvom rade zdôraznil ich zameriavanie sa na navrhovanie veľmi kvalitných vakcín či protilátok v neskutočne krátkom čase s neustále meniacim sa výskumným prístupom. Ďalej spomenul, že v momentálne potrebnom pracovnom nasadení nemajú časové kapacity na ďalšie kolá experimentov. Uviedol tiež dôležitosť dát a štrukturálnej bioinformatiky ako komponentov vďaka ktorým je možné prichádzať na pravdepodobné predpovede, ale zvýraznil nesmierne výrazný vplyv integrácie strojového učenia a molekulárnych simulácií pomocou HPC na ohromné zrýchlenie výskumu. Nakoniec zdôraznil neoceniteľnosť tejto skutočnosti pri triedení ohromného množstva protilátok.
Superpočítač Jean Zay inštalovaný v jednom z dátových centier CNRS bol rozšírený vďaka spolupráci GENCI s CNRS. Momentálne je schopný poskytnúť svoje vylepšené technické kvality a schopnosti rovno pre niekoľko výskumných centier zameraných aj na zvýšenie presnosti výskumu protilátok. Konkrétne sa jedná o AI a strojové učenie, simuláciu a výpočtový výkon na modelovanie.
Počítač Jean Zay bol v HPE navrhnutý ako odpoveď na výzvu Emmanuela Macrona, francúzskeho prezidenta. Výrazne sa tým podporil vývoj a výskum umelej inteligencie aj vo Francúzsku.
Výskumu s pomocou superpočítača Jean Zay sa venuje tým pod vedením Jeana Philipa Piquemala z univerzity Sorbonne v Paríži. Inovatívny prístup, ktorý im je vďaka superpočítaču umožnený, sa rozhodli používať k odhaleniu fungovania a tajov tohto nového vírusu. Superpočítač je u nich využívaný na optimalizáciu softvéru Tinker-HP a ich výskum je zatiaľ len na začiatku.
Tento nový spôsob práce s paralelným výpočtom je navrhnutý špeciálne pre simuláciu v skúmaných molekulách až na úroveň atómov a je podporovaný výpočtovou kapacitou mnohých grafických procesorov. Vďaka pomoci spoločnosti Tinker-HP sú vedcom uľahčené zložité výpočty. Na dosiahnutie správnych výsledkov totiž potrebujú spracovať obrovský objem dát a pomocou tohto nového softvéru môžu používať presné trojdimenzionálne simulácie molekulárnych interakcií v presnejšom rozlíšení a výrazne rýchlejšie.
Napĺňa ma ohromnou radosťou, že sme jednou z globálnych iniciatív, ktoré sa usilujú o pozitívne zmeny v našom svete a snažia sa o pomoc pri zachraňovaní životov. HPE je odhodlané pričiniť sa o obohacujúce zmeny v oblasti spôsobu práce, ale tiež každodenného života. Vieme, že prostredníctvom dátovej analytiky, strojového učenia, simulácie či modelovania máme ako svetový líder na poli HPC a AI nesmierny vplyv na zrýchlenie objavovania a prinášania vedeckých objavov a poznatkov.
Možnosti a technológie, ktoré máme momentálne k dispozícii, nebolo možné si pred nedávnom dobou ani len predstaviť. Prostredníctvom nich si môžeme dovoliť nové nastavenia štandardov pre výkon, rozsah či rýchlosť vedeckých objavov a tým rapídne pomôcť v zápase s COVID-19, čím sa zachráni množstvo životov.
Naše pôsobenie spojené s výskumom COVID-19 rozširujeme aj do USA. Momentálne sme súčasťou súčasťou HPC konzorcia, ktoré je partnerom bieleho domu. Neustále sa zapojujeme do ďalších iniciatív a čakakjú nás nové výzvy o ktorých sa môžete dozvedieť na našej microsite venovanej COVID-19 rovnako ako na blogu generálneho riaditeľa a zároveň prezidenta HPE Antonia Neriho.
Veľmi vám ďakujem a som si istý, že nezabudnete dodržovať doporučený sociálny odstup a že starostlivé umývanie rúk je pre vás už samozrejmosťou!