Лаборатория I-Scalare в Московском физико-техническом институте (МФТИ) представила результаты деятельности за три года. Специалисты рассказали о своих достижениях журналистам на пресс-конференции.
Сама лаборатория создана в 2010 году в рамках гранта Министерства образования и науки РФ при участии сотрудников вуза и корпорации Intel. Ее руководитель — Владимир Пентковский, известный разработчик программно-аппаратных архитектур, заслуженный исследователь Intel. Именно он поприветствовал гостей с помощью Skype, несмотря на то что сам находился на другом конце света — в США, и рассказал об основном направлении деятельности лаборатории. По его словам, главная цель — разработка проблемно-ориентированных архитектур вычислительных систем для задач биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур. Были выбраны несколько прикладных вычислительных задач, связанных с моделированием вирусов, клеточных мембран, а также взаимодействия белков и внешних полей с клеточными мембранами. Они все, с одной стороны, имеют большую практическую ценность, а с другой — не могут быть решены на имеющихся вычислительных ресурсах и требуют новых подходов к архитектуре кластеров.
Для проведения широкого спектра исследований в рамках деятельности лаборатории используется инновационный и энергоэффективный суперкомпьютер на базе высокопроизводительных серверных процессоров Intel® Xeon® E5-2690, разработанный и установленный специалистами группы компаний РСК. Применение старших моделей процессоров семейства Intel® Xeon® E5-2600 стало возможным благодаря применению передовой технологии жидкостного охлаждения, лежащей в основе архитектуры “РСК Торнадо”.
На данный момент пиковая производительность суперкомпьютера составляет 83,14 TFlops при занимаемой площади менее 4 кв. м. Кластер состоит из двух вычислительных стоек, содержащих 224 узла на базе серверных плат Intel S2600JF, и двух процессоров Intel Xeon E5-2690 в каждом (всего 448 процессоров, 3584 ядра). При этом обеспечивается поддержка большого объема оперативной памяти на один узел — 64 ГБ. Непрерывная адаптация архитектуры кластера к особенностям задач молекулярной динамики и биохимии позволила российским ученым добиться новых результатов.
К примеру, научная группа под руководством профессора Романа Ефремова из Института биоорганической химии РАН использует кластер МФТИ для исследований в области конструирования нового класса антимикробных соединений на основе природных лантибиотиков. В ходе развития проекта они получили микросекундные траектории молекулярной динамики (МД) мишени действия антибиотиков (молекулы липида — II) в мембране бактерий. А анализ траекторий МД позволил установить характерные особенности строения бактериальной мембраны. В перспективе благодаря этим исследованиям будет возможно создать новый класс антибиотиков.
Помимо этого, ученые занимаются моделированием структуры белковой оболочки и молекулярной динамики опасных для человека вирусов типа Flavivirus (например, лихорадка Денге). По словам ведущего научного сотрудника Владимира Палюлина, в ходе проведения исследований построены молекулярные модели мембраны вириона и фрагмента белковой оболочки. Это позволило ученым получить информацию о пространственном строении вирусного белка, а потом проанализировать его динамическое поведение и связывание с ним молекул, препятствующих слиянию флавивирусов с клетками человека. Ранее сделать это было невозможно. В итоге осуществился компьютерный поиск потенциальных ингибиторов слияния вируса клещевого энцефалита и идентифицированы перспективные соединения, проявившие необходимую активность в тестах in 2 vitro. В рамках работ по дизайну новых нейропротекторных веществ построены модели полной структуры NDMA-рецептора и при помощи компьютера проводится моделирование его молекулярной динамики в фосфолипидной мембране с водным окружением, а также взаимодействия с известными нейропротекторами. Все это может послужить основой для создания в будущем препаратов для лечения тяжелых нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера.
Интересно еще то, что лаборатория I-Scalare осуществляет не только научную, но и учебную деятельность. Ее сотрудниками был разработан специальный учебный курс по использованию симуляторов для моделирования различных вычислительных систем. Также был написан первый учебник, чем все очень гордятся. Кроме того, в лаборатории регулярно проводятся научные семинары, а Владимир Пентковский стал научным руководителем нескольких аспирантов и студентов МФТИ.
Татьяна Сергеева
Нет комментариев