ابرکامپیوتر‌ها علیه کرونا

سیاست‌های علوم و تکنولوژی کاخ سفید این روز‌ها روی مبارزه با شیوع ویروس کرونا متمرکز شده است. در همین راستا شرکت IBM در ماه مارس از فراهم کردن صد‌ها ابررایانه برای دانشمندان خبر داد تا به کمک آن‌ها بتوانند تحقیقات خود را روی ویروس کرونا انجام بدهند.

به‌عنوان بخشی از کنسرسیوم تازه شکل گرفته رایانش با کارآیی بالا (HPC) برای مبارزه با بیماری کووید-۱۹، شرکت IBM متعهد شده است برای ارزیابی طرح‌ها و برنامه‌های تحقیقاتی در این زمینه، دسترسی به منابع کامپیوتری را به شکلی فراهم بیاورد تا بیشترین اثرگذاری را داشته باشند.

هنوز اقدامات زیادی باید در این زمینه انجام بشود، اما بعضی از مهم‌ترین اعضای این کنسرسیوم شرکت‌هایی مانند مایکروسافت، اینتل و انویدیا هستند.

ابرکامپیوتر‌ها علیه کرونا
کامپیوتر‌های قدرتمند این امکان را به محققان می‌دهند تا حجم بالای محاسبات را در بررسی‌های مربوط به بیماری‌های همه‌گیر، بیولوژی و الگوسازی‌های مولکولی انجام بدهند؛ محاسباتی که با پلت‌فرم‌های کامپیوتری سنتی ممکن است ماه‌ها طول بکشد.

علاوه بر این، از آنجا که دسترسی به کامپیوتر‌ها در فضای ابری امکان‌پذیر است، محققان این امکان را دارند تا از هر جایی در دنیا به این اطلاعات دسترسی داشته باشند. دیدگاه‌های ایجاد شده از طریق این تجربیات و بررسی‌ها، می‌تواند به دریافت مسائل و نکات مهم در رابطه با بیماری کووید-۱۹ کمک کند.

«تی‌ری پلگرینو» یکی از سرمایه‌گذاران شرکت Dell Technologies در این مورد می‌گوید: «درحال‌حاضر تکنولوژی بخش مهمی از تحقیقات جهانی درحال انجام روی بیماری کووید-۱۹ است. ابزار‌های هوشمند و به‌روز برای مبارزه با این ویروس اهمیت زیادی دارند.»

این روز‌ها شرکت‌ها و موسسات مختلف در آمریکا، آلمان، هند، آفریقای جنوبی، عربستان سعودی، کرواسی، اسپانیا، انگلستان و دیگر کشور‌های جهان ۶۲ پروژه تحقیقاتی در زمینه شیوع ویروس کرونا و بیماری کووید-۱۹ را به کمک ابزار‌های رایگان رایانش ابری مانند Google Cloud، Amazon Web Services (AWS)، Microsoft Azure، IBM انجام می‌دهند. در این کنسرسیوم که متشکل از ۴۰ شرکت است، تحقیقات و بررسی‌ها به کمک بیش از ۴۸۳ ابرکامپیوتر انجام می‌شوند.

مایکروسافت
علاوه بر زیرساخت‌های ابرکامپیوتری مبتنی بر پلت‌فرم رایانش ابری Azure، این شرکت منابع شبکه‌ای و ذخیره‌ای لازم را در اختیار محققان قرار می‌دهد.

همزمان با این اقدامات، بازوی هوش مصنوعی این شرکت هم در راستای اجرای «برنامه سلامت» که در ماه آوریل با بودجه ۲۰ میلیون دلاری برای تحلیل داده‌ها، تشخیص و درمان، تخصیص منابع، انتشار اطلاعات درست و انجام تحقیقات علمی با هدف بهبود نتایج به‌دست آمده در زمینه مبارزه با کووید-۱۹ ارائه شد، به‌کار گرفته می‌شود.

مایکروسافت به‌عنوان یکی از اعضای این کنسرسیوم می‌گوید زیرساخت‌های هوش مصنوعی، رایانش کوآنتومی و دیگر ابزار‌های علوم کامپیوتری خود در مرکز تحقیقات مایکروسافت را هم برای شناسایی الگو‌های شیوع این بیماری و عملکرد آن در بدن بیمار، در اختیار دانشمندان قرار داده است.

این بررسی‌ها از طریق شبیه‌ساز‌های تحقیقاتی، الگوسازی پویای مولکولی، نقشه‌سازی سه‌بعدی از ساختار‌های پروتئینی ویروس و بررسی اثرگذاری دارو‌های موجود بر جلوگیری از ورود ویروس و گسترش آن در بدن، انجام می‌شود.

مایکروسافت اعلام کرده است هر سازمان و شرکتی که در این زمینه فعالیت می‌کند می‌تواند از زیرساخت ابری کامل Azure شامل CycleCloud، سامانه مدیریتی Slurm و ماشین‌های مجازی Azure و سیستم‌های ذخیره‌سازی آن بهره ببرد.

یکی از این موسسات، موسسه تحقیقاتی غیرانتفاعی «آمار‌ها و ریاضیات کاربردی نپال» است که به دنبال شبیه‌سازی الگوی گسترش کووید-۱۹ در میان مردم نپال است. به گفته مایکروسافت، این الگو‌ها می‌توانند به نجات جان افراد زیادی کمک کنند. دانشگاه Duke هم از Azure مایکروسافت برای تحقیقات در زمینه استفاده از دستگاه‌های تنفس مصنوعی بهره می‌گیرد.

گوگل
غول موتور جست‌وجوی اینترنت دنیا خدمات مختلف رایانشی، ذخیره‌سازی و مدیریتی را از طریق پلت‌فرم Google Cloud در اختیار اعضای این کنسرسیوم قرار می‌دهد و اخیرا ۲۰ میلیون دلار هم برای کمک به موسسات تحقیقاتی و آموزشی که در زمینه پیشگیری، روش‌های درمان و واکسن با کووید-۱۹ فعالیت می‌کنند، اختصاص داده است.

گوگل به‌عنوان بخشی از این کنسرسیوم در بررسی مدل‌های همه‌گیری این بیماری با استفاده از الگو‌های هوش مصنوعی هم با محققان دانشگاه Complutense همکاری می‌کند. این شرکت همچنین با موسسه سلامت جهانی دانشگاه هاروارد برای تخصیص سرمایه به سازمان‌های غیرانتفاعی، شرکت‌ها، نهاد‌های دولتی و موسسات تحقیقاتی در زمینه کار‌های تحقیقاتی برای مبارزه با کووید-۱۹ همکاری می‌کند. گوگل از طرفی در همکاری با مایکروسافت به توسعه و آزمایش واکسن‌های ساخته‌شده برای کووید-۱۹ کمک می‌کند.

آمازون
این شرکت هم درست مانند گوگل، ابزار‌های رایانشی و تحقیقاتی لازم را برای اعضای این کنسرسیوم تامین می‌کند. بیش از ۱۱ تیم کاری درحال‌حاضر از زیرساخت‌های Amazon Web Services برای انجام امور تحقیقاتی‌شان استفاده می‌کنند.

شرکت آمازون به‌عنوان بخشی از طرح توسعه راهکار‌های تشخیصی AWS خودش، به بیش از ۳۵ موسسه و شرکت خصوصی اعتبار مورد نیاز برای توسعه روش‌های تشخیصی و درمان کووید-۱۹ به‌خصوص در زمینه درمان‌های کلینیکی از راه دور و در خانه را تخصیص داده است.

درحال‌حاضر تیم تحقیقاتی دانشگاه جان هاپکینز در آزمایشگاه‌های دانشگاه MIT مشغول بررسی تله‌های پروتئینی ایجاد شده توسط ویروس کرونا در بدن انسان هستند. این محققان با استفاده از الگو‌های یادگیری ماشینی مبتنی بر AWS شرکت آمازون این کار را انجام می‌دهند تا بتوانند تاثیرات مضر این تله‌های پروتئینی ایجاد شده توسط ویروس کرونا در بدن را شناسایی کنند.

آن‌ها در ابتدا این بررسی‌ها را روی موش‌های آزمایشگاهی انجام داده و سپس نتایج آن را به کمک یادگیری ماشینی با بدن انسان تطبیق می‌دهند تا بتوانند راهکار‌های کلینیکی و درمانی لازم را در این زمینه کشف کنند.

AWS شرکت آمازون همچنین در همکاری با محققان بیمارستان ملی کودکان آمریکا، صد‌ها داده ژنتیکی با خطر بالای ابتلا به کووید-۱۹ را به کمک مدل‌های کامپیوتری و از طریق هوش مصنوعی مورد بررسی قرار داده‌اند.

از طرفی آمازون به دانشمندان و محققان دانشگاه Emory کمک کرده است تا یک ابزار مبتنی بر وب به نام tmCOVID را برای استخراج و خلاصه‌سازی محتوای مهم علمی به‌دست آمده در زمینه مبارزه با بیماری کووید-۱۹ توسعه بدهند.

انویدیا
به گفته مدیران انویدیا، ۱۴ عضو از این کنسرسیوم بیش از ۳ میلیون ساعت از پردازنده‌های گرافیکی به‌کار برده شده در ابرکامپیوتر‌های موجود در آزمایشگاه ملی Oak Ridge استفاده کرده‌اند. مجموعه ابرکامپیوتری مبتنی بر پردازنده‌های گرافیکی انویدیا، یکی از سریع‌ترین ابرکامپیوتر‌های جهان به حساب می‌آیند که از زیرساخت ۲۰ هزار پردازنده گرافیکی این شرکت بهره می‌برند.

این شرکت همچنین همراه با مایکروسافت و در همکاری با دانشگاه کالیفرنیا راهکار‌های رایانش کوآنتومی را در اختیار محققان قرار داده است تا به کمک آن‌ها چگونگی واکنش‌های مختلف بدن انسان را در مواجهه با ویروس کرونا و ابتلا به بیماری کووید-۱۹ بررسی کنند.

این سیستم‌ها از بیش از ۸۰۰ هزار ساعت عملکرد پردازنده‌های گرافیکی انویدیا روی ساختار پلت‌فرم Azure مایکروسافت بهره می‌برند.