пресс-центр

Смертельная схватка: борьба с вирусами гриппа при помощи GPU

NVIDIA Blog NVIDIA Blog
NVIDIA Blog https://blogs.nvidia.com/blog/2017/01/18/flu-virus-research/

 

Смертельная схватка: борьба с вирусами гриппа при помощи GPU

Современная интерпретация боевых действий времен Второй мировой войны помогает в борьбе со смертельно опасным вирусом Эбола и, возможно, позволит избежать катастрофической пандемии гриппа.

Эрик Якобссон (Eric Jakobsson) из Иллинойского университета в Урбана-Шампейн и Национального центра суперкомпьютерных приложений и Амир Барати Фаримани (Amir Barati Farimani) из Стэнфордского университета взяли в основу своей разработки стратегию массовых бомбардировок и беспорядочного огня из зенитных орудий для защиты Лондона от немецких военных самолетов. Они использовали те же стохастические алгоритмы на GPU для разработки нескольких молекулярных моделей, которые определяют, какие антитела будут лучше бороться с определенными штаммами вируса Эбола.

Следить за эволюцией вируса Эбола, который мутирует каждые три-четыре года, очень сложно. Попытки «перехитрить» вирус гриппа, который мутирует каждые три-четыре месяца – это еще более трудная задача. Однако это именно то, за что намерена взяться команда исследователей после завершения работы над вирусом Эбола.

 

Призрак из прошлого: стратегия беспорядочного зенитного огня легла в основу исследования методом молекулярного моделирования.

Призрак из прошлого: стратегия беспорядочного зенитного огня легла в основу исследования методом молекулярного моделирования.

“Мы знаем, что, если ничего не изменить, в мире произойдет пандемия гриппа, которая убьет миллионы человеческих жизней. Это неизбежно,” – заявил Якобссон. -.

В конце концов вирус мутирует самым непредсказуемым для нас образом”. “Мы надеемся, что метод, разработанный нами для вируса Эбола, может быть применен к вирусам гриппа, чтобы достаточно быстро отреагировать на новый сверхвирулентный штамм.”

Якобссон и Фаримани, ученые-химики из Стэнфордского университета, начали борьбу с вирусом Эбола, взяв на вооружение историю и современные технологии. Взяв за основу военную стратегию времен Второй мировой войны, ученые приступили к работе на суперкомпьютере Blue Waters в Национальном центре суперкомпьютерных приложений. Они запустили операции молекулярного моделирования, разработанные Фаримани, на графических ускорителях NVIDIA Tesla K20X.

 

Ускорение исследований вирусов гриппа

В обычных условиях поиск антител, способных бороться с вирусом Эбола, занял бы от 10 до 15 лет и потребовал бы привлечения к исследованиям тысяч людей. Это связано с тем, что исследователи ждут реакций испытуемых.

Смоделировав этот процесс на Blue Waters и применив методы биоинформатики и анализа тяжелых данных, Якобссон и Фаримани смогли ускорить этот процесс и разработать антитела, эффективно борющиеся с вирусом Эбола.

Исследователи провели сотни симуляций, каждая из которых длилась от 24 до 48 часов. В конечном счете они смогли спрогнозировать поведение смоделированных штаммов вируса Эболы на два года вперед.

“Благодаря этому мы получили большой простор для создания нового поколения антител, атакующих вирус,” – рассказал Фаримани.

Если бы симуляции выполнялись на CPU, на это ушло бы в 100 раз больше времени, по словам Фаримани. Именно из-за высочайшей производительности выбор GPU для проведения исследования стал совершенно очевидным.

“Мы получили возможность повторять свои попытки вновь и вновь, - сказал Якобссон. - И все это благодаря GPU”.

Скорость реагирования имеет значение

Когда команда приступит к работе над вирусом гриппа, их вычислительные потребности вырастут. Это потребует использования технологий машинного и глубокого обучения, по мнению Якобссона.

“Большинство штаммов гриппа вызывают относительно легко протекающие заболевания, от которых умирает небольшое число людей. Однако существует угроза возникновения по-настоящему ужасающей пандемии, - объяснил Якобссон. - Мы хотиv помочь человечеству подготовиться к подобному развитию событий”.

Якобссон и Фаримани готовят научную статью, в которой они расскажут о своей работе и о том, какой потенциал вычислительное проектирование антител имеет для сокращения в исследованиях числа проб и ошибок и получения более быстрых результатов. По их словам, когда в мире появится по-настоящему вирулентный штамм гриппа, способность быстро реагировать станет критически важной.