Суперкомпьютер ищет лекарство!
Суперкомпьютер ищет лекарство!
22 апреля участники проекта "Диалоги о настоящем и будущем" — ведущие эксперты Московского университета — обсуждают актуальные вопросы развития науки, технологий, экономики и общества. Очередная дискуссия посвящена суперкомпьютерным технологиям, которые позволяют решать самые сложные задачи. Суперкомпьютерные технологии исключительно многогранны. Они позволяют получать прорывные результаты для развития науки, промышленности, здравоохранения, национальной безопасности, для общества в целом. В дискуссии участники обсудят основные элементы подобной инфраструктуры, сделав акцент на том значении, которое суперкомпьютерные технологии приобретают сейчас, когда все высокоразвитые государства стараются консолидировать вычислительные ресурсы для борьбы с пандемией.
Модератор дискуссии:
Владимир Валентинович Воеводин — член-корреспондент РАН, профессор, директор Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ.
Участники дискуссии:
Владимир Борисович Сулимов — заведующий лабораторией НИВЦ МГУ. «Разработка противовирусных препаратов прямого действия с помощью суперкомпьютера».
Мария Григорьевна Хренова — ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ. «Суперкомпьютерное моделирование биомолекулярных процессов».
Виктор Михайлович Степаненко — заместитель директора НИВЦ МГУ. «Супервычисления в задачах прогноза погоды, климата и качества окружающей среды».
Илья Викторович Афанасьев — аспирант ВМК МГУ. «Использование методов суперкомпьютерного кодизайна для решения графовых задач».
Портал "Научная Россия" ведет прямую трансляцию актуальной дискуссии!
18:31. Участников приветствует ректор МГУ Виктор Садовничий. Академик РАН рассказывает об уже проведенных дискуссиях, которые были посвящены разным актуальным вопросам.
18:36. В дискуссии принимают участие специалисты из Научно-исследовательского центра МГУ и других подразделений университета, а также специалисты из Академии наук, в том числе председатель Сибирского отделения РАН, академик Валентин Пармон.
18:40. Виктор Садовничий подчеркивает, что совместно с сотрудниками центра "Вектор" будет создана рабочая группа, которая будет искать необходимые лекарства против заболевания, вызванного коронавирусом. "Наш суперкомпьютер "Ломоносов" считается самым мощным в стране. Хотя изначально его не хотели строить - было распространено мнение, что задач для такого компьютера в стране нет. Однако сегодня он выполняет ежесуточно от 600 до 900 задач".
18:43. Выступает член-корреспондент РАН, директор НИВЦ МГУ Владимир Воеводин. "Нам нужно подумать о том, что будет после. Как будут развиваться суперкомпьютерные технологии, какие задачи они будут выполнять?".
18:47. Владимир Валентинович рассказывает о том, какие направления сейчас напрямую зависят от суперкомпьютерных технологий. "Действительно направлений много, в том числе речь идет о расчетах для поиска вакцины и необходимых препаратов".
18:49. Самый мощный компьютер разработан в США. Суперкомпьютер Summit, разработанный компанией IBM для Окриджской Национальной лаборатории, в 2018-м стал самым мощным в мире, забрав этот титул у китайского "коллеги" впервые за пять лет.
Из презентации В.В. Воеводина.
18:51. Из 500 самых мощных суперкомпьютеров - 58% применяются именно в промышленности - в сфере, где люди знают, как считать деньги.
18:53. Основная особенность суперкомпьютеров - параллелизм. Как он работает? Если взять устройство, работающее в последовательном режиме, то потребуется много времени на решение одной задачи. Но если взять 10 устройств и распределить между ними эту задачу, то можно решить ее в десять раз быстрее. И это именно то, что мне нужно. Это именно то, что реализовано с помощью суперкомпьютеров. Суперкомпьютер «Ломоносов-1» состоит из 12 тысяч процессоров. Это значит, что, если вы сможете распараллелить свою задачу на 12 тысяч кусочков, вы решите ее в 12 тысяч раз быстрее.
18:58. Суперкомпьютерное образование, конечно, сложное. "Мы переходим в новый век, когда мы переходим от последовательного решения задач к параллельному. Нужно готовить не только математиков, а всех прикладных специалистов, которые будут работать в этой сфере".
19:00. "Еще в конце марта президент США объявил о создании консорциума, который объединил суперкомпьютерные комплексы, чтобы направить их на поддержку 27 проектов, посвященных борьбе с пандемией".
19:01. Президент России Владимир Путин также обратил внимание на развитие вычислительных технологий и увеличение их мощностей.
Подробнее в презентации Владимира Валентиновича Воеводина.
19:04. Выступает Владимир Борисович Сулимов — заведующий лабораторией НИВЦ МГУ с докладом «Разработка противовирусных препаратов прямого действия с помощью суперкомпьютера». Суперкомпьютер помогает найти нужные вещества среди десятков тысяч молекулярных соединений.
Из презентации В.Б. Сулимова
19:05. Для успеха в области разработки лекарства необходима непрерывная работа целого конвейера: поиск с помощью докинга в больших базах нужных молекул, дизайн новых молекул и их суперкомпьютерный докинг, экспериментальное тестирование активности найденных молекул, синтез новых молекул и экспериментальная проверка их активности. Но после того, как новые соединения перейдут на доклинические испытания на животных и далее на клинические испытания на людях, этот конвейер не должен останавливаться. Из-за токсичности даже на последнем этапе клинических испытаний могут выявится опасные побочные эффекты и новое соединение сойдет с дистанции.
19:09. Владимир Сулимов показывает, как суперкомпьютеры помогают найти молекулу лекарства. С помощью перебора миллионов молекул, можно подобрать необходимые молекулы, которые смогут блокировать работу активного центра белка-мишени.
19:13. "Для многих болезней определены белки, которые отвечают за развитие патологий. Это могут быть вирусные белки, отвечающие за размножение вируса в организме или собственные белки человека, которые работают неправильно. И если мы заблокируем работу такого белка-мишени с помощью молекулы, которая избирательно свяжется с ним в его активном центре, то развитие болезни приостановится", - объясняет Владимир Сулимов.
19:14. На основе анализа структуры вируса и определения его белков-мишеней, которые наиболее перспективны для воздействия лекарства, учёными был выбран один из таких белков, проанализирована пространственная структура белка и его комплексов с различными ингибиторами из открытой базы Protein Data Bank. На основе таких структур сделаны модели для докинга. Проведен предварительный докинг молекул, закристаллизованных вместе с этим белком, выявлены особенности активного центра этого белка и, в результате, выбрана одна из моделей белка-мишени для дальнейшего докинга большого количества соединений, среди которых необходимо найти молекулы, наиболее сильно связывающихся с белком-мишенью.
19:17. "Через несколько дней мы уже можем передать набор названий известных лекарств, чтобы протестировать их и выяснить, как это лекарство взаимодействует с конкретным белком-мишенью".
Подробнее в презентации Владимира Борисовича Сулимова.
19:19. Выступает Денис Викторович Антонец - сотрудник Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор".Денис Викторович уверен, сотрудничество с МГУ будет плодотворным.
19:21. С докладом о суперкомпьютерном моделировании биомолекулярных процессов выступает Мария Григорьевна Хренова — ведущий научный сотрудник химического факультета МГУ.
19:23. "Современные методы компьютерного моделирования оказывают существенную поддержку экспериментальным исследованиям сложных биомолекулярных систем, позволяя визуализировать отдельную молекулу, провести расчеты её геометрической конфигурации".
19: 31. Выступает Илья Викторович Афанасьев — аспирант ВМК МГУ с докладом «Использование методов суперкомпьютерного кодизайна для решения графовых задач». Графы могут применяться не только для моделирования баз данных, но и для моделирования процессов распространения заболеваний в обществе.
Из презентации И.В. Афанасьева
19:34. "Граф - это набор вершин, то есть точек, и некоторых связей между вершинами — ребер или соединений. На рисунке граф выглядит очень просто: это точки и, собственно, палочки, их соединяющие. С точки зрения математики, всё просто. Но с точки зрения реального мира, граф гораздо более сложный и важный объект. На самом деле в виде графа можно представить самые разные объекты окружающей нас действительности".
Подробнее в презентации Ильи Викторовича Афанасьева.
19:39. Выступает Виктор Михайлович Степаненко. Суперкомпьютеры помогают прогнозировать погоду и изменения климата.
19:46. Вирусы могут выживать от минут до часов на аэрозолях, и в течение дней при оседании на поверхности. При этом режим турбулентности в атмосфере может влиять на эффективность рассеяния любых взвешенных в воздухе частиц. Первые результаты моделирования показывают, что выживаемость воздуха напрямую зависят от температуры воздуха и влажности.
Из презентации В.М. Степаненко
Подробнее в презентации Виктора Михайловича Степаненко.
19:53. Виктор Садовничий зачитывает вопросы от зрителей.
20:01. Выступает академик Игорь Анатольевич Соколов - декан факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета имени Ломоносова. Академик считает, что для того, чтобы решать необходимые задачи, необходимо разрабатывать новую математику.
20:14. Виктор Садовничий: "Мы стоим на пороге многих прорывных направлений".
20:15. Выступает председатель СО РАН академик Валентин Пармон. "Сибирское отделение РАН - это четверть всего научного потенциала Российской академии наук. Это 13 млн кв. км территорий - институты и учреждения. <...> Пандемия мобилизовала всех, кто хочет служить своей стране. 3 недели назад мы создали группу, которая участвует в борьбе с коронавирусом".
20:20. "В Новосибирский научный центр входит также научная организация ГНЦ "Вектор". <...> Мы бы хотели запустить центр обработки больших массивов данных. Сейчас у нас уже работают два небольших суперкомпьютера. Сейчас в них особенно нуждаются наши генетики и биологи", - подчеркивает Валентин Николаевич.
20:27. "Самый тяжелый для нас прогноз связан с будущим экономики страны. <...> И в МГУ, и в Сибирском отделении множество специалистов, которые могут работать вместе. Мы разбрасывали камни. Сейчас условия бактериологической войны заставляет нас эти камни собирать", - уверен академик.
20:32. Виктор Садовничий указывает на то, что будет сформирована рабочая группа, которая объединит усилия специалистов из МГУ, РАН и ГНЦ "Вектор".
20:35. "Мы приложим все усилия, чтобы продвинуть наши фундаментальные исследования к практическому результату", - подытожил Виктор Антонович.
Семинар завершен. Спасибо, что были с нами!
Об экспертной площадке "Диалог о настоящем и будущем"
Современный мир сталкивается с новыми вызовами, затрагивающими все сферы жизни общества. Это заставляет по-новому взглянуть на перспективы дальнейшего развития, оценить возникающие угрозы и открывающиеся окна возможностей. В рамках проекта «Диалог о настоящем и будущем» МГУ предлагает обсудить актуальные вопросы развития науки, технологий, экономики и общества с участием ведущих экспертов Московского университета.
МГУ объявил об открытии экспертной площадки по актуальным научным проблемам «Диалог о настоящем и будущем». В рамках проекта ведущие учёные МГУ прочитают лекции и выступят с докладами в онлайн-формате, а слушатели смогут принять участие в дискуссии.
Ректор МГУ академик Виктор Садовничий о проекте:
«В это непростое время Московский университет как экспертный центр запускает проект по актуальным вопросам общества, экономики, социальной сферы, науки, технологий, инноваций, информатики. Выдающиеся учёные в онлайн-формате будут вести эти дискуссии, которые будут транслироваться в онлайн-режиме и будут доступны для всех желающих. Конечно, все эти дискуссии предполагают и ответы на вопросы, и очень сильные подготовленные лекции».
Онлайн-трансляция осуществлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.
