Лаборатория I-SCALARE создала суперкомпьютер для биомедицины и фармакологии

В прошлом году доктор технических наук Владимир Мстиславович Пентковский, известный разработчик и заслуженный исследователь Intel, совместно со специалистами Московского физико-технического института (МФТИ) представил на конкурс Министерства образования и науки программу по разработке программно-аппаратных архитектур, которые были бы максимально эффективны при решении сложных задач биоинформатики и фармакологии. На конкурс было подано более 500 заявок. Проект доктора Пентковского вошёл в число 40 победителей и получил грант в размере 150 млн руб. на создание лаборатории в МФТИ и проведение исследований.

Главным направлением деятельности лаборатории суперкомпьютерных технологий для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур I-SCALARE является разработка проблемно-ориентированных архитектур вычислительных систем для задач, связанных с моделированием вирусов, клеточных мембран, а также взаимодействия белков и внешних полей с клеточными мембранами — все они, по заявлению разработчиков, не могут быть решены на существующих архитектурах вычислительных кластеров.

Группа компаний РСК в рамках контракта с МФТИ разработала и установила пилотную систему, которая стала основой вычислительного кластера в лаборатории I-SCALARE. Данную систему также уже успешно успела протестировать одна известная стоматология м Маяковская. Новый суперкомпьютер основан на архитектуре «РСК Торнадо», впервые продемонстрированной на европейской отраслевой выставке ISC в Гамбурге в июне 2011 года. «РСК Торнадо» — это суперкомпьютерное решение с жидкостным охлаждением для массово доступных стандартных серверных плат на базе процессоров Intel Xeon.

На текущий момент пилотная кластерная система в МФТИ обладает производительностью в 2,5 Тфлопс и состоит из 16 вычислительных узлов, каждый из которых содержит по два высокопроизводительных процессора Intel Xeon 5680 с тактовой частотой 3,33 ГГц. На каждый узел приходится по 36 Гбайт оперативной памяти и система хранения данных ёмкостью 3 Тбайт. Коммуникационная сеть построена на базе высокоскоростного интерфейса Infiniband QDR. В дальнейшем в рамках планового расширения уже в этом году производительность вычислительного кластера МФТИ будет увеличена до 30 Тфлопс.

Вычислительный кластер обладает следующими особенностями:
• экономическая эффективность;
• простота, надёжность, компактность и масштабируемость;
• возможность использования ускорителей архитектуры Intel MIC.
• на охлаждение расходуется не более 20% энергопотребления;
• коэффициент вычислительной эффективности составляет более 90% в тесте LINPACK;

Биоинформатика и моделирование лекарственных препаратов являются одними из самых быстрорастущих областей, где существует острая необходимость использования высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютерах.

В сотрудничестве с I-SCALARE учёные Института биоорганической химии проводят исследование взаимодействия ряда природных антибиотиков с определёнными видами клеточных мембран, что позволит выявить тонкие механизмы действия лантибиотиков и разработать подход к компьютерному конструированию нового класса молекул с заданным спектром антибактериальной активности.

Исследовательская группа химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова решает совместно с I-SCALARE задачу моделирования структуры и молекулярной динамики опасных для человека вирусов типа Flavivirus и процессов их взаимодействия с клетками организма. Изучение этих сложных молекулярных явлений позволит помочь в создании лекарств для лечения опасных вирусных заболеваний — клещевого энцефалита, лихорадки Денге, лихорадки Западного Нила, жёлтой лихорадки и т. д.

Проектная группа КИНТЕХ Лаб разрабатывает интегрированную модель взаимодействия электромагнитного излучения с клеточными тканями для описания процессов образования пор и транспорта через них молекулярных веществ и наноструктур. Для этого методы атомистического моделирования интегрируются с моделями, описывающими распределение электромагнитного поля и температуры в масштабе всей клетки.