чт
21
сентября
биотехнологии
Ирина Михайлова
специальный корреспондент
Новый суперкомпьютер на службе в лаборатории МФТИ
Лаборатория суперкомпьютерных технологий для биомедицины и фармакологии I-SCALARE (Intel super computer applications laboratory for advanced research), созданная в 2010 г. в рамках гранта Правительства России на базе Московского физико-технического института (МФТИ), представила 29-го мая новые успешные результаты своих научных исследований.
05 июня 2012 23:43
Кластер РСК Xeon1

В рамках контракта с МФТИ, группа компаний РСК ― ведущий разработчик и интегратор суперкомпьютерных решений нового поколения в России и СНГ ― разработала и установила в прошлом году пилотную систему на базе передовой архитектуры «РСК Торнадо». В 2012 году она была модернизирована до уровня мощного вычислительного кластера, представляющего собой законченное решение класса «РСК миниЦОД» с пиковой производительностью 41,57 TFLOPS (триллионов операций в секунду над числами с плавающей запятой). По данным на март 2012 года, эта система занимает 20-ое место в рейтинге Top50 самых высокопроизводительных суперкомпьютеров России и стран СНГ.

Модернизированный кластер состоит из 112 вычислительных узлов на базе двух процессоров нового поколения Intel®Xeon®E5-2690 (всего 224 процессора, 1792 ядра). При этом обеспечен большой объем оперативной памяти на один узел – 64 ГБ (в пилотной системе было 36 ГБ на узел), что суммарно составляет 7,1 ТБ ОЗУ. Использование самых высокопроизводительных моделей процессоров стало возможным именно благодаря использованию передового жидкостного охлаждения, являющего основой архитектуры «РСК Торнадо». Как мы сообщали нашим читателям ранее, схожее оборудование установлено в Росгидромете - http://egzt.ru/science/rosgidromet-perehodit-na-sovremennie-kompjuternie-tehnologii.html.

Биоинформатика и моделирование лекарственных препаратов являются одними из самых быстрорастущих областей, где существует острая необходимость использования суперкомпьютеров для высокопроизводительных вычислений. Актуальность исследований, проводимых на базе лаборатории I-SCALARE, состоит в том, что прорывы в сфере новых методов медицинской диагностики, создания новых лекарств возможны только с развитием новых вычислительных моделей и платформ, учитывающих специфику био-медико-фармацевтических задач. Совместная реализация этого проекта сотрудниками МТФИ, специалистами корпорации Intel и группы компаний РСК, несомненно, позволяет вывести исследования на новый уровень.

Создание инновационного вычислительного кластера в МФТИ начиналось в 2010 году. Тогда сотрудник корпорации Intel Владимир Пентковский совместно с учеными МФТИ представил на конкурс, объявленный Министерством образования и науки РФ, программу по исследованию и разработке программно-аппаратных архитектур для эффективного решения сложных задач биоинформатики и фармакологии, требующих больших вычислительных ресурсов. Владимир Пентковский ― известный разработчик программно-аппаратных архитектур и владелец 40 международных патентов ― выступил руководителем проектной команды. По результатам конкурса, из 500 поданных заявок  были отобраны 40 лучших, в числе которых был и проект Владимира Пентковского. Данный проект получил грант в размере 150 млн. руб. на создание в МФТИ лаборатории и проведение исследований по предложенному проекту.

На текущий день модернизированная лаборатория позволяет группам ученых проводить исследований в различных направлениях. Например, исследовательская группа химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством академика Н.С. Зефирова решает задачи моделирования структуры белковой оболочки и молекулярной динамики опасных для человека вирусов типа Flavivirus (например, вируса лихорадки Денге). Полученные результаты  позволили изучить пространственное строение вирусного белка и проанализировать его динамическое поведение и связывание с ним молекул, препятствующих слиянию флавивирусов с клетками человека. Результаты исследований, проводимых с помощью суперкомпьютера, могут послужить основой для создания в будущем препаратов для лечения тяжелых нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера.

Также исследовательская группа под руководством профессора Романа Ефремова при Институте биоорганической химии РАН использует модернизированный вычислительный кластер лаборатории I-SCALARE в МФТИ для исследования в области конструирования нового класса антимикробных соединений на основе природных лантибиотиков. В ходе развития данного проекта, проведения расчетов и моделирования получены микросекундные траектории молекулярной динамики (МД) мишени действия антибиотиков в мембране бактерий. Использование обновленного суперкомпьютера лаборатории I-SCALARE позволяет получать траектории такой длительности для систем, содержащих свыше 50 тыс. атомов, примерно за неделю. Для сравнения, на вычислительном кластере на базе процессоров предыдущего поколения Intel® Xeon® E5450, активно используемом в настоящее время в ИБХ РАН, подобный расчет занимал бы примерно 100 дней, то есть сейчас благодаря высокой производительности нового вычислительного кластера, скорость получения научных результатов увеличилась более чем в 14 раз. Анализ полученных траекторий МД позволил установить характерные особенности строения бактериальной мембраны. На модернизированном суперкомпьютере лаборатории I-SCALARE в этом году будет проведено более детальное моделирование  взаимодействия лантибиотиков с липидом-II в мембране. В перспективе такие исследования могут привести к созданию нового класса антибиотиков, не подверженных появлению резистентности у бактерий.

Стоит отметить, что лаборатория I-SCALARE осуществляет не только научную, но и учебную деятельность. Ее сотрудниками был разработан учебный курс по использованию симуляторов для моделирования различных вычислительных систем.

Поделиться ссылкой в:
Версия для печатиВставить в блог

читайте также
фото месяца

Снежные дюны Марса

новости

все новости