67 гостей
Смертельна сутичка: боротьба з вірусами грипу за допомогою GPU
Смертельна сутичка: боротьба з вірусами грипу за допомогою GPU
NVIDIA Blog https://blogs.nvidia.com/blog/2017/01/18/flu-virus-research/
Сучасна інтерпретація бойових дій часів Другої світової війни допомагає в боротьбі зі смертельно небезпечним вірусом Ебола і, можливо, дозволить уникнути катастрофічної пандемії грипу.
Ерік Якобссон (Eric Jakobsson) з університету Ілінойса в Урбана-Шампейн і Національного центру суперкомп'ютерних додатків і Амір Барат Фарімані (Amir Barati Farimani) зі Стенфордського університету взяли в основу своєї розробки стратегію масових бомбардувань і безладного вогню із зенітних знарядь для захисту Лондона від німецьких військових літаків. Вони використовували ті ж стохастичні алгоритми на GPU для розробки декількох молекулярних моделей, які визначають, які антитіла будуть краще боротися з певними штамами вірусу Ебола.
Стежити за еволюцією вірусу Ебола, який мутує кожні три-чотири роки, дуже складно. Спроби «перехитрити» вірус грипу, який мутує кожні три-чотири місяці - це ще більш важке завдання. Однак це саме те, за що має намір взятися команда дослідників після завершення роботи над вірусом Ебола.
Привид з минулого: стратегія безладного зенітного вогню лягла в основу дослідження методом молекулярного моделювання.
"Ми знаємо, що, якщо нічого не змінити, в світі відбудеться пандемія грипу, яка вб'є мільйони людських життів. Це неминуче, "- заявив Якобссон. -.
Зрештою вірус мутує самим непередбачуваним для нас чином ". "Ми сподіваємося, що метод, розроблений нами для вірусу Ебола, може бути застосований до вірусів грипу, щоб досить швидко відреагувати на новий сверхвірулентний штам."
Якобсон та Фарімані, вчені-хіміки з Стенфордського університету, почали боротьбу з вірусом Ебола, взявши на озброєння історію і сучасні технології. Взявши за основу військову стратегію часів Другої світової війни, вчені приступили до роботи на суперкомп'ютері Blue Waters в Національному центрі суперкомп'ютерних додатків. Вони запустили операції молекулярного моделювання, розроблені Фарімані, на графічних прискорювачах NVIDIA Tesla K20X .
Прискорення досліджень вірусів грипу
У звичайних умовах пошук антитіл, здатних боротися з вірусом Ебола, зайняв би від 10 до 15 років і зажадав би залучення до досліджень тисяч людей. Це пов'язано з тим, що дослідники чекають реакцій випробовуваних.
Змоделювавши цей процес на Blue Waters і застосувавши методи біоінформатики і аналізу важких даних, Якобссон і Фарімані змогли прискорити цей процес і розробити антитіла, ефективно борються з вірусом Ебола.
Дослідники провели сотні симуляцій, кожна з яких тривала від 24 до 48 годин. В кінцевому рахунку вони змогли спрогнозувати поведінку змодельованих штамів вірусу Ебола на два роки вперед.
"Завдяки цьому ми отримали великий простір для створення нового покоління антитіл, що атакують вірус," - розповів Фарімані.
Якби симуляції виконувалися на CPU, на це пішло б в 100 разів більше часу, за словами Фарімані. Саме через високу продуктивності вибір GPU для проведення дослідження став абсолютно очевидним.
"Ми отримали можливість повторювати свої спроби знову і знову, - сказав Якобсон. - І все це завдяки GPU ".
Швидкість реагування має значення
Коли команда приступить до роботи над вірусом грипу, їх обчислювальні потреби виростуть. Це зажадає використання технологій машинного і глибокого навчання, на думку Якобсон.
"Більшість штамів грипу викликають відносно легко протікають захворювання, від яких помирає невелике число людей. Однак існує загроза виникнення по-справжньому жахливою пандемії, - пояснив Якобссон. - Ми хотіv допомогти людству підготуватися до подібного розвитку подій ".
Якобсон та Фарімані готують наукову статтю, в якій вони розкажуть про свою роботу і про те, який потенціал обчислювальний проектування антитіл має для скорочення в дослідженнях числа проб і помилок і отримання більш швидких результатів. За їх словами, коли в світі з'явиться по-справжньому отруйний штам грипу, здатність швидко реагувати стане критично важливою.
