Nejvýkonnější počítače v České republice znovu poslouží dobré věci. Národní superpočítačové centrum IT4Innovations VŠB-TUO navázalo spolupráci s italskou univerzitou Politecnico di Milano a nabídlo jí pomocnou ruku při výzkumu souvisejícím s nejdiskutovanější nemocí v současné době – COVID-19. IT4Innovations se tímto jako jediný český zástupce zapojuje do prestižní ligy Exscalate4COV.

Koronavirus v minulých měsících ochromil ekonomiku řady států, způsobil kolaps nejednoho zdravotnického zařízení a nechal za sebou statisíce mrtvých. Nalezení léku, který by vyléčil nakažené nemocí COVID-19, zaměstnává nyní nejednoho vědce. Proces objevování nových léčiv je však finančně velmi nákladný a léky se dostávají na trh až po mnohaletém testování. S tímto problémem mohou pomoci superpočítače, jež zvládnou testování významně urychlit a tím snížit vynaložené investice. S přihlédnutím k tomuto faktu začínají především farmaceutické společnosti investovat do zdrojů superpočítání a cloudových řešení, jelikož výkonné výpočetní prostředky, nové numerické modely a umělá inteligence umožňují vytváření simulací s přesnějšími výpočty v podstatně kratším čase. 

IT4Innovations národní superpočítačové centrum v minulosti spolupracovalo s institucí Politecnico di Milano na projektu ANTAREX. Součástí tohoto projektu, na kterém se podílely i farmaceutická společnost Dompè a superpočítačové centrum CINECA, byla i případová studie, z níž vzešla platforma pro objev léků (zvaná Exscalate) proti pandemickým virům a jiným patogenům. Ta byla testována později také v souvislosti s virem Zika. V současné době je zmíněná platforma používána v rámci projektu Exscalate4COV k nalezení léčiv proti koronaviru. Členy ligy Exscalate4COV, mezi které nyní patří i IT4Innovations, jsou průmyslové a vědecké subjekty, jež nejsou formálně součástí konsorcia, ale přispívají materiálem, znalostmi nebo jinými prostředky v tomto projektu. 

Počet chemických látek, které by mohly přispět k vyléčení nemoci COVID-19, se rozrostl z 1 miliardy na 500 miliard, což činí celou analýzu velmi náročnou. Vědci z Politecnico di Milano plánují optimalizovat zmíněnou platformu také s  využitím českých superpočítačů umístěných v IT4Innovations v Ostravě a zjednodušit vzdálené spouštění výpočtů na superpočítačích pomocí HPC-as-a-Service řešení HEAppE vyvíjeného v IT4Innovations. Dalším cílem této spolupráce je zjistit, zda existuje možnost využít umělé inteligence k vytyčení konkrétních látek, které by byly přednostně analyzovány v budoucích mimořádných situacích.

„IT4Innovations nyní znovu navázalo spolupráci s Politecnico di Milano, v rámci které bude testovat nové algoritmy a metody pro objevování terapeutického řešení koronaviru také na našich superpočítačích. Hlavním cílem tohoto výzkumu je připravit půdu pro rychlou reakci při případné pandemii, přičemž se do budoucna počítá i s využitím platformy LEXIS, která prolíná výhody vysokovýkonnostního počítání, cloudu a práce s velkými datovými soubory. LEXIS umožní otestovat algoritmy napříč různými superpočítačovými centry, což povede k experimentům ve velkém měřítku,“ uvedl vedoucí Laboratoře pro náročné datové analýzy a simulace IT4Innovations a hlavní řešitel projektu LEXIS Jan Martinovič.

„V rámci projektu Exscalate4COV byl již proveden počáteční výzkum s omezenou databází 10 tisíc dostupných léčiv a největší výzvou, které momentálně čelíme, je její rozšíření na více než 500 miliard molekul. S tímto by nám mohly pomoci právě superpočítače. Ty urychlí výběr pouze těch potenciálně nejvhodnějších molekul, jež se odešlou do následujících fází procesu vývoje nových léčiv. Naše spolupráce s IT4Innovations, která proběhla v rámci projektu ANTAREX, byla úspěšná a od té nynější si slibujeme další zrychlení výpočetního procesu, což značně usnadní boj s budoucí pandemií,“ uvedl Gianluca Palermo, hlavní vědec projektu Exscalate4COV z institutu Politecnico di Milano.

IT4Innovations národní superpočítačové centrum poskytuje nejmodernější superpočítačové technologie a služby jak českým, tak i zahraničním výzkumným týmům z akademické i soukromé sféry. V současné době provozuje IT4Innovations čtyři superpočítače – Anselm s výkonem 94 TFlop/s instalován na jaře 2013, Salomon s výkonem 2 PFlop/s uveden do provozu v létě 2015, Barbora s výkonem 849 TFlop/s zprovozněný na podzim 2019 a specializovaný systém pro výpočty umělé inteligence NVIDIA DGX-2 s výkonem 130 TFlop/s (a pro AI až 2 PFlop/s) spuštěn na jaře 2019. V rámci společného evropského podniku EuroHPC bude v roce 2021 v centru instalován také zbrusu nový petascalový výpočetní systém s pracovním názvem EURO_IT4I a výkonem okolo 13,6 PFlop/s.

IT4Innovations se rovněž zabývá excelentním výzkumem v oblasti vysoce výkonného počítání (HPC), datových analýz (HPDA) a umělé inteligence (AI). Stěžejními tématy výzkumu IT4Innovations jsou zpracování a analýza rozsáhlých dat, strojové učení, vývoj paralelních škálovatelných algoritmů, řešení náročných inženýrských úloh, pokročilá vizualizace, virtuální realita, modelování pro nanotechnologie a vývoj nových materiálů. Více na www.it4i.cz.

Politecnico di Milano je vědecko-technologická univerzita, která školí inženýry, architekty a průmyslové designéry. Univerzita se vždy zaměřovala na kvalitu a inovaci své výuky a výzkumu rozvíjením plodného vztahu s obchodním a produktivním světem prostřednictvím experimentálního výzkumu a technologického přenosu. Výzkum byl vždy spojen s didaktikou a je to prioritní závazek, který Politecnico di Milano umožnil dosáhnout vysoce kvalitních výsledků na mezinárodní úrovni a zapojil univerzitu do světa podnikání. Výzkum představuje paralelní cestu k cestě tvořené spoluprací a spojenectví s průmyslovým systémem. Více na www.polimi.it/en 

Fotka od stelone z Pixabay