Penghargaan Khusus Gordon Bell untuk Riset COVID-19 Diumumkan

Penghargaan Khusus Gordon Bell untuk Riset COVID-19 Diumumkan


Newswise – Tahun ini Association for Computing Machinery (ACM) mengeluarkan versi khusus dari Gordon Bell Prize, salah satu penghargaan paling bergengsi yang diberikan atas pencapaian luar biasa dalam komputasi berkinerja tinggi. Sebagai pengakuan atas upaya penelitian COVID-19, Penghargaan Khusus Gordon Bell untuk Penelitian COVID-19 Berbasis Komputasi Kinerja Tinggi diberikan pada 19 November selama konferensi virtual SC20. Tim Ahli Kimia Komputasi dan Ahli Biofisika UC San Diego, Rommie Amaro, termasuk anggota Lab Amaro, Laboratorium Nasional Argonne (ANL), dan Laboratorium Nasional Oak Ridge, menang.

Tim yang dipimpin oleh Amaro dan Arvind Ramanathan, ahli biologi komputasi di ANL, telah mengeksplorasi pergerakan protein lonjakan SARS-CoV-2 untuk memahami bagaimana ia berperilaku dan mendapatkan akses ke sel manusia. Sekarang, dalam prestasi pertamanya, tim telah membangun alur kerja berdasarkan kecerdasan buatan (AI) untuk mensimulasikan lonjakan secara lebih efisien, dan mereka telah menskalakan alur kerja ke superkomputer Summit untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme spike dan mempercepat pencarian terapi atau vaksin yang mungkin bekerja untuk mengurangi virus.

“Gambar percobaan memberi kita konsep tentang seperti apa benda-benda ini, tetapi gambar itu tidak bisa menceritakan keseluruhan cerita,” kata Amaro. “Satu-satunya cara kami dapat melakukan ini adalah melalui simulasi, dan saat ini kami mendorong kemampuan simulasi molekuler hingga batas arsitektur komputer yang kami miliki di bumi ini. Ini berada di ambang kemungkinan dari apa yang mampu dilakukan orang. “

Tim pertama kali mengoptimalkan kode Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD) dan Visual Molecular Dynamics (VMD), yang memodelkan pergerakan atom dalam ruang dan waktu, pada beberapa sistem cluster yang lebih kecil: superkomputer Frontera di Texas Advanced Computing Center, the Comet sistem di San Diego Supercomputer Center, dan superkomputer ThetaGPU di Argonne Leadership Computing Facility (ALCF). Pengoptimalan tersebut mempersiapkan mereka untuk menjalankan simulasi skala penuh mereka di KTT OLCF. OLCF dan ALCF masing-masing adalah Kantor Fasilitas Pengguna Sains Departemen Energi AS (DOE) yang berlokasi di laboratorium nasional DOE Oak Ridge dan Argonne.

Setelah pengoptimalan kode, tim berhasil menskalakan NAMD ke 24.576 GPU NVIDIA V100 Summit. Hasil dari percobaan awal tim di Summit telah mengarah pada penemuan salah satu mekanisme yang digunakan virus untuk menghindari deteksi serta karakterisasi interaksi antara protein lonjakan dan protein yang dimanfaatkan virus dalam sel manusia untuk memperolehnya. masuk ke dalamnya — reseptor ACE2.

“Ini adalah salah satu sistem biologis pertama dari virus yang dapat kita pelajari untuk mendorong penemuan ilmiah,” kata Amaro. “Metode komputasi kami memungkinkan kami untuk benar-benar melihat seluk-beluk terperinci virus ini yang berguna untuk memahami tidak hanya bagaimana perilakunya tetapi juga kerentanannya, dari sudut pandang pengembangan vaksin, dan perspektif penargetan obat.”

Karena satu set penghitungan menghasilkan 200 terabyte data, tim menggunakan AI untuk mengidentifikasi fitur intrinsik dari simulasi dan memecah informasi untuk membantu mereka menafsirkan apa yang sedang terjadi. Dengan melapisi data eksperimental dan data simulasi serta menggabungkannya dengan pendekatan berbasis AI mereka, para peneliti dapat menangkap virus dan mekanismenya dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya. Tim juga mengintegrasikan kode NAMD ke dalam alur alur kerja mereka untuk sepenuhnya mengotomatiskan transisi dari simulasi ke AI untuk pemrosesan data tanpa celah.

“Kami tidak pernah berpikir kami dapat menggunakan alat pembelajaran mesin kami pada skala ini,” kata Ramanathan. “Menggunakan pendekatan berbasis AI ini di Summit telah membantu mempercepat proses untuk benar-benar memahami gerakan sistem yang kompleks ini.”

Penelitian ini didukung oleh Exascale Computing Project; Laboratorium Bioteknologi Virtual Nasional DOE, dengan dana yang disediakan oleh Coronavirus CARES Act; dan Konsorsium HPC COVID-19.

Publikasi Terkait: Lorenzo Casalino, Abigail Dommer, Zied Gaieb, Emilia P. Barros, Terra Sztain, Surl-Hee Ahn, Anda Trifan, Alexander Brace, Anthony Bogetti, Heng Ma, Hyungro Lee, Matteo Turilli, Syma Khalid, Lillian Chong, Carlos Simmerling, David J. Hardy, Julio DC Maia, James C. Phillips, Thorsten Kurth, Abraham Stern, Lei Huang, John McCalpin, Mahidhar Tatineni, Tom Gibbs, John E. Stone, Shantenu Jha, Arvind Ramanathan, dan Rommie E. Amaro. “Simulasi Multiskala Berbasis AI Menerangi Mekanisme Dinamika Lonjakan SARS-CoV-2.” Di Prosiding SC20, Virtual Event, 16-19 November 2020.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author