Всё больше вычислительных мощностей включается в борьбу с коронавирусом. Теперь и строящийся японский суперкомпьютер Fugaku будет использоваться для противостояния COVID-19. Приоритет будет отдаваться исследованиям, выбранным Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии.

Строительство суперкомпьютера Fugaku началось в декабре 2019 года и полноценный ввод в эксплуатацию запланирован на 2021 год.

Однако уже готовые к использованию вычислительные мощности системы было решено применить на благо всего человечества. Сообщается, что суперкомпьютер будет использоваться для исследований, направленных на:

• выявление характеристик нового коронавируса;
• выявление соединений, которые можно использовать в качестве терапевтических агентов против COVID-19;
• улучшение диагностики и лечения коронавируса;
• улучшение понимания механизмов распространения инфекций и их социально-экономических последствий;
• другие проекты, которые могут внести свой вклад против коронавируса.

В феврале 2019 года было решено, что одним из применений Fugaku станет решение важных научных и социальных задач, основанных на стратегии «Общество 5.0», принятой правительством Японии. И использование машины для борьбы с новым вирусом отлично вписывается в данную концепцию.

«Одна из важнейших задач Fugaku, как флагманского суперкомпьютера Японии, состоит в том, чтобы защищать благосостояние граждан, используя его огромную вычислительную мощность, — говорит Сатоши Мацуока (Satoshi Matsuoka), директор Центра компьютерных наук RIKEN (R-CCS). — Для борьбы с глобальной пандемией вируса COVID-19 мы быстро предоставим доступ к возможностям Fugaku, ускорив его подготовку, чтобы ускорить научный процесс диагностики, лечения, а также общей профилактики распространения инфекции, чтобы способствовать скорейшему прекращению пандемии».

Напомним, что Fugaku станет самым производительным суперкомпьютером Японии, и возможно, самым экологичным в мире. Его проектная вычислительная мощность составляет 400 Пфлопс. В основе системы лежат серверные ARM-процессоры Fujitsu A64FX.

К суперкомпьютерному консорциуму High Performance Computing (HPC) Consortium, направленному на борьбу с коронавирусной инфекцией COVID-19, присоединились специалисты NVIDIA. В состав консорциума вошли ведущие технические специалисты из американского правительства, академических учреждений, а также индустриальные эксперты из IBM, Amazon Web Services, Google Cloud и Microsoft.

Основная цель консорциума — ускорение разработки эффективных методов выявления и лечения коронавируса.

Компания готова предоставить доступ к 30 суперкомпьютерам с суммарной производительностью более 400 Пфлопс. Помимо этого, специалисты NVIDIA готовы поделиться своим опытом в сферах искусственного интеллекта, суперкомпьютерных вычислений, поиска лекарств, молекулярной динамики, геномики, диагностической визуализации и анализа данных.

Блог компании сообщает, что рабочая группа специалистов NVIDIA готова:

• Применить опыт использования искусственного интеллекта для более эффективного поиска и обработки данных;
• Поделиться многолетним опытом в исследованиях молекулярной биологии, медицинской визуализации и вычислительной гидродинамики;
• Масштабировать и оптимизировать рабочий процесс компьютерных вычислений.

Кроме того, компания предоставляет доступ к своей облачной платформе NVIDIA GPU Cloud (NGC) для размещения и обмена программным обеспечением, связанным со сферами искусственного интеллекта и медико-биологических разработок. Средства исследования COVID-19 находятся в открытом доступе и оптимизированы для работы на широкой базе GPU-платформ: суперкомпьютерах, системах NVIDIA DGX, NGC-серверах, а также открытых облачных GPU-платформах и рабочих станциях на базе NVIDIA Quadro.

Блог компании также отмечает, что графические процессоры NVIDIA уже используются во многих суперкомпьютерах, занимаясь поиском и решений проблем, связанных с COVID-19.

Учёные использовали самый быстрый в мире суперкомпьютер Summit, установленный в Ок-Риджской национальной лаборатории, для поиска 77 лекарственных соединений, которые могут оказаться эффективными в лечении болезни. Благодаря использованию 27 000 графический процессоров NVIDIA работу, на которую могло бы потребоваться несколько лет, компания выполнила всего за несколько дней.

Группа исследователей из Техасского университета в Остине (США) и Национальных институтов здравоохранения США, используя графические процессоры NVIDIA, создала первую в мире трёхмерную атомную карту шиповидного белка вируса, который цепляется к человеческим клеткам. Картирование белковых соединений очень важно для разработки эффективных лекарственных средств.

Белки нового вируса (2019-nCoV) и старого (SARS)

Сотни тысяч владельцев домашних компьютеров на базе графических процессоров NVIDIA принимают участие в проекте Folding@Home с целью поиска лекарства от нового коронавируса. Более 356 000 GPU NVIDIA вносят свой вклад в обеспечении суммарной мощности вычислений на уровне 1,5 экзафлопса.

Сегодня была представлена новая, 32-ая по счёту редакция 50 самых производительных суперкомпьютеров СНГ. Суммарная производительность всех систем Top50 в тесте Linpack с момента публикации прошлой редакции полгода назад выросла до 20 Пфлос, а пиковая — до 30,6 Пфлопс. В 31-й редакции списки значения были 12,8 и 20,9 Пфлопс соответственно.

Лидером списка, как и ожидалось, стал суперкомпьютер Кристофари (Christofari), принадлежащий облачному подразделению Сбербанка.

В мировом рейтинге TOP500 он находится на 29-ом месте. Его пиковая производительность равна 8,8 Пфлос. Для сравнения — предыдущий лидер Топ-50, суперкомпьютер «Ломоносов-2» в МГУ, имеет пиковую производительность 4,9 Пфлопс. С появлением Кристофари большая часть систем сместилась на одну позицию вниз, а порог для входа в Топ-50 соответственно поднялся до 56,84 Тфлопс.

Кроме того, в рейтинге появились две новые машины. Одна занимает 15-е место с пиковым показателем 496,9 Тфлопс, другая — 37-е с 150,24 Тфлопс. Первая принадлежит газодобывающей компании НОВАТЭК и предназначена для расчётов в области геофизики, а вторая, PetaNode 1.0 Cluster, ориентирована на моделирование климата.

Также ряд машин получил обновления. В частности, одна из систем «Политехник» сохранила за собой пятое место в рейтинге, нарастив пиковую производительность до 1,15 Пфлопс благодаря установке нового сегмента из 30 узлов на базе Intel Xeon Platinum 8268. Аналогичные узлы, но уже в количестве 51 шт. получил суперкомпьютер МВС-10П ОП2. За счёт апгрейда эта система стала вдвое быстрее (427,6 Тфлопс) и поднялась на 12-ю строчку рейтинга.

Наконец, обновление суперкомпьютера «Уран» и соответствующий рост пиковой производительности до 326,85 Тфлопс позволили ему подняться на 18-е место — система получила новые узлы на базе Intel Xeon Gold 6240 и NVIDIA Tesla V100. Все три обновлённые машины работают в научно-образовательной и исследовательской сферах. Всего в рейтинге есть 23 системы для науки и образования, машин для конкретных прикладных исследований стало 10 (было 13), а суперкомпьютеров для промышленности так и осталось 3.

Все суперкомпьютеры текущего списка Топ-50 используют процессоры Intel, а 27 из них также оснащены различными ускорителями. Подавляющее большинство из них приходится на решения NVIDIA, но есть 7 систем с Intel Xeon Phi. Упомянутый выше новичок рейтинга PetaNode 1.0 Cluster — единственная система с ускорителями AMD. В данном случае это Radeon Instinct MI50.

HPE установила наибольшее число систем в списке 13. За ней следуют отечественные производители РСК и «Т-Платформы», имеющие по 11 систем в портфолио. Впрочем, активность в последнее время проявляет только РСК, и если конкуренты не предпримут ответных действий, она останется лидером среди российских компаний. За IBM числится лишь одна система.

Компания Intersect360 Research внесла корректировки в прогноз развития рынка высокопроизводительных вычислительных систем (HPC) на текущий год. В новом отчёте Intersect360 Research указано, что рынок продуктов и услуг (HPC) значительно сократится по сравнению с первоначальным прогнозом на 2020 год из-за глобальной пандемии COVID-19.

Согласно пересмотренному прогнозу «Worldwide High Performance Computing Market Forecast: Pre-Announce Guidance Related to the Effects of COVID-19», объём рынка в текущем календарном году может сократиться в пределах от 11 до 12 %.

NVIDIA

Первоначальный прогноз Intersect360 Research предполагал рост рынка HPC в 2020 году на 7 % по сравнению с 2019 годом. Распространение пандемии свело на нет факторы роста, и теперь аналитики предполагают, что в лучшем случае рынок может остаться на тот же уровне, в худшем случае падение составит 12 %, то есть среднее ожидаемое сокращение рынка составляет 6 %.

«Мы всё ещё находимся на начальном этапе изучения информации о пандемии COVID-19 и её значении для всего мира, — отметил Эддисон Снелл (Addison Snell), генеральный директор Intersect360 Research. — Вместе с тем мы не можем думать, что всё останется прежним. Наши данные и опыт показывают, что на рынке высокопроизводительных вычислений в результате распространения нового коронавируса произойдёт перестройка».

В отчёте указано, что падение не будет равномерным по всем сегментам рынка. Такие сегменты рынка HPC, как исследования в государственном секторе и фармацевтика, непосредственно участвующие в глобальной борьбе с COVID-19, будут подпитываться инвестициями. А сегменты, связанные с автомобильным и аэрокосмическим машиностроением, разведкой нефти и развлечениями, уже находятся в состоянии упадка.

«По мере того, как бюджеты HPC сокращаются, большинство организаций отдают предпочтение выплатам персоналу и другим существующим операционным расходам по сравнению с новыми приобретениями и модернизациями. Во многих случаях, даже когда бюджеты не сокращаются, неопределённость вызывает задержки в закупках, что может привести к увеличению расходов из года в год. С другой стороны, мы ожидаем, что расходы на облачные вычисления для HPC значительно возрастут сверх и без того прогнозируемых нами высоких темпов роста», — считают аналитики Intersect360 Research.

Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук (МСЦ РАН) задействует ресурсы вычислительного комплекса «МВС-10П ОП» для моделирования биохимических процессов и разработки лекарственных препаратов против коронавирусной инфекции COVID-19.

Суперкомпьютер «МВС-10П ОП» разработан группой компаний РСК и используется в составе вычислительных систем МСЦ РАН с 2017 года. В основу комплекса положена кластерная система на базе архитектуры «РСК Торнадо» с прямым жидкостным охлаждением. В конце 2019 года суперкомпьютер был модернизирован, в результате чего его пиковая производительность достигла 771 Тфлопс. Значительного прироста мощности в 209 Тфлопс удалось достичь благодаря добавлению нового сегмента на базе высокопроизводительных процессоров Intel Xeon Scalable второго поколения.

Вычислительные ресурсы «МВС-10П ОП» будут использованы российскими учёными в кооперации с зарубежными коллегами из Финляндии, Китая, Японии и Канады в рамках реализации проекта по разработке медицинских препаратов для диагностики и терапии инфекционного заболевания COVID-19.

«Идея нашего проекта — с помощью методов молекулярного моделирования сделать компьютерный «дизайн» медицинского препарата, избирательно взаимодействующего с рецептор-связывающим доменом Spike-белка коронавируса штамма SARS-CoV-2. Самые перспективные агенты специфического связывания будут использованы для диагностики (идентификации вирусных частиц в слюне), а также для разработки противовирусных средств, блокирующих инфицирование. Результаты теоретических расчётов и компьютерного моделирования затем будут проверены экспериментально на белках, вирусах и клетках», — говорят исследователи, подчёркивающие, что поиск способов предотвращения или снижения негативных последствий от коронавирусной инфекции сегодня является приоритетным направлением научных исследований.

Национальная лаборатория Айдахо (INL) опубликовала видео, на котором продемонстрировала процесс установки своего нового суперкомпьютера Sawtooth. Данная система основана на платформе HPE SGI 8600, в которой используются 24-ядерные процессоры Intel Xeon Platinum 8268 семейства Cascade Lake-SP.

Всего система состоит из 2079 узлов, которые в сумме включают 99 792 ядра с тактовой частотой 2,9 ГГц. Система обладает 395 Тбайт оперативной памяти, а также оснащена 108 ускорителями NVIDIA Tesla V100. Узлы объединены интерконнектом Mellanox Infiniband EDR/HDR.

Максимальная производительность достигает примерно 6 Пфлос. Суперкомпьютер потребляет 1,5 МВт энергии, и в нём используется система прямого жидкостного охлаждения.

Компоненты суперкомпьютера прибыли в лабораторию в декабре прошлого года, и уже довольно скоро суперкомпьютер станет доступен исследователям. Система стоимостью $19,2 млн ещё до своего полного ввода в эксплуатацию заняла 37-е место в списке самых производительных суперкомпьютеров TOP-500 версии конца 2019 года.

Новый суперкомпьютер Sawtooth будет использоваться исследователями из Национальной лаборатории Айдахо для моделирования новых видов ядерного топлива и конструкций ядерных реакторов. Он позволит сократить время, ресурсы и затраты, необходимые для разработки, тестирования и последующего вывода новых атомных технологий на рынок. Отмечается, что Sawtooth должен стать основной системой для исследований ядерных энергетических технологий Министерства энергетики США.

Интересно, что помимо Национальной лаборатории Айдахо доступ к ресурсам суперкомпьютера Sawtooth смогут получить три других исследовательских университета Айдахо, которые объединены в местную сверхскоростную оптоволоконную сеть IRON.

Крупные компании регулярно обновляют свои серверы, чтобы получать больше вычислительной мощности и уменьшать затраты на их содержание. Старое же аппаратное обеспечение обычно отправляется на переработку или вовсе выбрасывается, но бывают и исключения.

Например, канадская благотворительная организация Cancer Computer предлагает использовать такое оборудование для медицинских исследований.

Организация была основана 5 лет назад и с тех пор накопила 14 300 процессорных ядер, что даёт ей вычислительную систему, соответствующую по производительности среднему университетскому кластеру в США или Канаде. В большинстве случаев Cancer Computer получает оборудование от корпоративных партнёров, которые желают посодействовать исследованиям.

Как можно догадаться по названию, главной целью организации Cancer Computer является борьба с раком. Исследования в данной области как раз нуждаются в высокопроизводительных вычисления. Однако одним лишь раком исследования не ограничиваются, и канадская организация помогает бороться и с другими опасными заболеваниями, а также поддерживает исследования в области нейробиологии через проект Rosetta@Home.

Теперь же Cancer Computer присоединилась к глобальной борьбе с COVID-19. Отмечается, что организация направила на помощь в исследованиях в данной области все свободные вычислительные мощности, которые теперь помогают исследователям из Вашингтонского университета в Сиэтле искать лечение от коронавируса.

Подавляющее большинство серверов, полученных Cancer Computer за пять лет существования построены на процессорах Intel, однако также есть несколько дюжин серверов на процессорах AMD и системы с GPU-ускорителями. По словам представителей организации, им бы хотелось заполучить больше систем на AMD, так как они показали свою высокую эффективность в некоторых биологических вычислениях.

На данный момент большинство вычислительных мощностей Cancer Computer располагает в тех учреждениях, которые будут их использовать, выступая своего рода посредником между коммерческими организациями и исследователями. Это самые различные университеты и институты в Канаде и США. Ещё часть пожертвованных серверов располагается на обычных хостингах и частных площадках, а в будущем организация планирует расширить присутствие в коммерческих ЦОД.

В итоге же масса исследователей может получить доступ к тому или иному объёму вычислительных мощностей. К тому же работа Cancer Computer помогает сократить количество электронных отходов. Отмечается, что всё больше организаций понимают важность продления срока службы вычислительных систем, и поддерживают инициативы, подобные Cancer Computer.

Компания IBM объявила в воскресенье о создании в сотрудничестве с Министерством энергетики США (DoE) консорциума COVID-19 High Performance Computing (HPC) Consortium с целью использования высокопроизводительных вычислений для борьбы с коронавирусной инфекцией COVID-19.

Консорциум позволит объединить вычислительные возможности ряда самых мощных и передовых компьютеров, чтобы помочь учёным во всём мире в исследовании и разработке методов лечения и создании потенциальных лекарств.

Для нужд исследователей будет задействовано 16 суперкомпьютерных систем на базе 775 000 процессорных ядер и 34 000 GPU с совокупной производительностью свыше 330 Петафлопс. Эти высокопроизводительные вычислительные системы позволят исследователям проводить большое количество вычислений в области эпидемиологии, биоинформатики и молекулярного моделирования за часы или дни вместо месяцев или даже лет.

Два критически важных применения вычислительной мощности консорциума могут включать: разработку прогностических моделей для оценки прогресса заболевания и моделирование новых потенциальных методов лечения и возможной вакцины.

Помимо IBM в консорциум вошли Amazon Web Services, Google Cloud, Microsoft, Массачусетский технологический институт (MIT), Политехнический институт Ренсселера (RPI), Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL), Аргоннская национальная лаборатория (ANL), Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL), Сандийские национальные лаборатории (SNL), Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), Национальный научный фонд (NSF) и NASA.

IBM совместно с партнёрами по консорциуму будет координировать усилия по оценке предложений ведущих учреждений и предоставлять доступ к HPC-мощностям для наиболее актуальных проектов.

В связи с тем, что сейчас сложно предсказать, как сложится в дальнейшем ситуация с распространением коронавирусной COVID-19, Hyperion Research считает, что слишком рано говорить о влиянии пандемии на мировой рынок высокопроизводительных вычислений.

Вместе с тем, основываясь на последних разработках и дискуссиях с HPC-вендорами по всему миру, Hyperion Research предполагает возможность ряда последствий вспышки коронавируса:

• Задержка поставок продукции. HPC-вендоры сообщают, что из-за заболеваний персонала и мер предосторожности упала производительность, а также были временно закрыты некоторые заводы поставщиков компонентов HPC, особенно в Китае.
• Падение доходов. Задержка поставок продукции приведёт к задержке получения доходов. Hyperion Research ожидает, что мировые доходы от HPC-сервисов будут ниже, чем предыдущие прогнозы на 1 и 2 кварталы 2020 года, и, вероятно, будут выше, чем предыдущие прогнозы после того, как угроза COVID-19 снизится.
• Задержка исполнения заказов. Неспособность поставщиков лично встретиться с заказчиками и потенциальными клиентами или посетить конференции по поддержке продаж и отраслевые встречи, вероятно, на время приведёт к сокращению бизнес-потоков.
• Задержка разработки продуктов. Сбои в цепочке поставок и ограниченный доступ команд разработчиков к своим рабочим местам, вероятно, тоже задержат появление на рынке некоторых продуктов, находящихся в стадии разработки, хотя виртуальные онлайн-конференции в некоторой степени позволят восполнить этот пробел.
• Рост спроса на HPC для борьбы с COVID-19. Многие поставщики сообщают о возникшей потребности в мощностях HPC со стороны правительственных и академических организаций, проводящих исследования COVID-19. Хотя этот спрос описывается как «существенный», он обычно предполагает использование существующих систем HPC, а не заказы на поставку нового оборудования.
• Обнадеживающие признаки. Согласно данным СМИ, за исключением Уханя, центра вспышки коронавирусной инфекции COVID-19, в Китае сотрудники начинают возвращаться на работу. Это является подтверждением эффективности мер правительства КНР по борьбе с COVID-19.

Европейская комиссия объявила сегодня о выделении нового финансирования консорциуму Exscalate (Exscalate4CoV, E4C) для реализации проектов по борьбе с пандемией коронавируса и улучшению ведения пациентов и ухода за ними. 

С целью более быстрого и эффективного противостояния глобальным пандемиям консорциум E4C использует суперкомпьютерные ресурсы ЕС, объединяя их с некоторыми из лучших на континенте исследовательских лабораторий в области биологических наук.

В основе проекта лежит Exscalate (EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns), на данный момент самая мощная, экономичная и интеллектуальная суперкомпьютерная платформа в мире, разработанная компанией Dompé.

Перед E4C стоит двойная задача: выявить молекулы, способные воздействовать на коронавирус (2019-nCoV), и разработать эффективный инструмент для противодействия будущим пандемиям, которые со временем будут консолидироваться.

В частности, E4C стремится:

• Создать на длительное время пример быстрого научного ответа на любой будущий сценарий пандемии. Модель использует HPC-платформу для генерации и анализа 3D-моделей и экспериментальной 3D-структуры.
• Провести быструю виртуальную идентификацию известных лекарств (перепрофилирование) или патентованных / коммерческих молекул-кандидатов для дальнейшего экспериментального определения характеристик.
• Определить схему рабочего процесса для биохимического и клеточного скринингового теста, чтобы проверить молекулы-кандидаты и подтвердить посредством фенотипических и геномных анализов.
• Подготовить вместе с EMA план развития для успешных кандидатов на прямые исследования типа «first in human» (исследование первого применения препарата у человека) или для дальнейшего тестирования на животных в ходе промежуточных исследований.

У E4C намечено два тесно взаимосвязанных направления деятельности. Одно из них будет в первую очередь компьютеризировано и будет опираться на биоинформатические и хемоинформатические технологии и алгоритмы, а второе будет ориентировано на геномный, биохимический и биологический подход.

Суперкомпьютерный компонент проекта будет затем использоваться для моделирования будущих мутаций вируса. Это позволит идентифицировать молекулы-кандидаты (либо из многоцелевых библиотек, либо из проприетарных или коммерческих библиотек соединений), которые затем будут предоставлены и/или синтезированы для тестирования. Параллельно партнёры E4C должны начать производство белка для некоторых идентифицированных последовательностей.

Консорциум также откроет платформу Exscalate для внешних партнеров, желающих сотрудничать в разработке лекарств, как это было ранее с вирусом Зика.

В январе этого года Европейская комиссия объявила конкурс с фондом в 10 миллионов евро на лучший проект, направленный на борьбу с коронавирусной инфекцией COVID-19 посредством разработки вакцин, средств лечения и диагностики. После этого в марте Еврокомиссия сообщила о создании фонда в размере 37,5 млн евро для борьбы с коронавирусом.