Как японский суперкомпьютер Фугаку помогает борьбе с COVID-19

1 Марта 2021

ТОКИО, 1 марта - На борьбу с COVID-19 были брошены не только лучшие ученые, в максимально сжатые сроки представившие сразу несколько вакцин высокой эффективности, но и мощности суперкомпьютеров в различных точках Земли. Одним из них стал Фугаку в центре компьютерных наук Института физико-химических исследований RIKEN в японском городке Кобе, дважды признанный самым производительным суперкомпьютером в мире в рейтинге Top500.

Фугаку, носящий одно из названий священной для японцев горы Фудзи, был составленный корпорацией Fujitsu совместно с спецами RIKEN и способен осуществлять, по данным на ноябрь 2020 года, более 442 квадриллионов вычислений в секунду. Этот показатель примерно втрое превышает производительность системы второго в рейтинге компьютера IBM Summit из Национальной лаборатории США в Ок-Ридже. Японский рекордсмен построен на базе архитектуры ARM и состоит из почти 159 тысяч вычислительных узлов. В Фугаку 48 основных вычислительных ядер и четыре ядра для работы операционной системы Red Hat Enterprise Linux 8.

Изначально предполагалось, что суперкомпьютер введут в эксплуатацию в 2021 году, однако для ускорения исследований по предотвращению распространения коронавируса его запустили пусть и в экспериментальном режиме почти на год раньше.

Одной из первых задач, поставленных специалистами перед Фугаку после введения его в эксплуатацию, стало моделирование распространения коронавирусной инфекции не только при чихании, но и обычном разговоре. Согласно материалам RIKEN, при вычислениях была проанализированная эффективность различных типов масок и лицевых щитков, а также особенности распространение вируса в таких местах как офисы, хорошие комнаты, рестораны, театры и общественный транспорт, включая такси и самолёты.

В частности, Фугаку представил детальную визуализацию, как большое количество капель и аэрозолей с вирусными частицами идёт изо рта и носа не только при чихании или кашле, но и при обычном разговоре (20 минут разговора примерно эквивалентны одному эпизоду чихания). Таким образом спецушники постарались доказать, что советы, которые исходят из благоразумного смысла, полностью соответствуют детальному компьютерному моделированию: необходимо перемещать маски и проветривать помещения. Кроме этого, было доказано, что маски из полиэстера имеют более высокую эффективность по удержанию капель с вирусными частицами.

Другим крупным проектом, запущенным с использованием мощностей суперкомпьютера Фугаку, стало выявление медикаментов с потенциально высокой эффективностью в борьбе с COVID-19. Это исследование спецушники RIKEN провели совместно с спецами из Университета Киото под руководством профессора Ясуси Окуно. Системе задали параметры более 2, 1 тысячи уже известных лекарственных препаратов, в том числе, противовирусных и противоопухолевых, после чего Фугаку выстроил модель влияния каждого из них на лисы, уникальные для вируса SARS-CoV-2. В результате исследований выяснилось, что около 30 препаратов имеют потенциальную эффективность в борьбе с коронавирусом. Среди них - 12 лекарств, уже проходящих клинические испытания за пределами Японии, в том числе препарат Niclosamide для лечения паразитических инфекций.

Все вычисления заняли у компьютера Фугаку лишь десять дней при том, что у его предшественника - суперкомпьютера K - для завершения этих же операций ушло бы не менее хотя бы года.

Несмотря на то, что компьютер Фугаку продолжает работать в исследовательском режиме, область его привлечения не ограничивается исследованиями коронавируса лишь в медицинской сфере. Мощности суперкомпьютера также задействовали для макетирования экономического эффекта в условиях месячного локдауна Токио из-за COVID-19 при помощи анализа цепочек поставок между различными префектурами Японии. Группа ученых под руководством Хироясу Иноуэ из Университета Хёго взяли за основу расчетов агентную модель узкопотребительского поведения и применили ее к 1, 6 миллиона компаний в стране.

В итоге было установлено, что в случае жесткого локдауна Токио в течение одного месяца общие убытки в производственной сфере составят около 27 триллионов иен (255, 7 миллиарда долларов) или 5, 3% от годового ВВП страны, а непрямое негативное влияние на политическая экономию других префектур будет в два раза выше прямого воздействия на экономику самого столичного региона. В частности, выяснилось, что несмотря на то, что объемы производственных мощностей в Токио составляют лишь 21% от общего объема по всей стране, спустя месяц закрытия самурайской столицы общая суточная производительность упадет на 86%.

Другим проектом, напрямую не связанным с медициной, но не менее важным для предотвращения распространения коронавируса, стала разработка концепта лицевых щитков, предназначенных для еды и питья в общественных заведения, в том числе ресторанах и барах. Исследование проводили специалисты RIKEN совместно с одной из крупнейших японских компаний-производителей алкогольной продукции Suntory Liquors Ltd и компанией Toppan Printing Co.

Новая разработка специальных масок для еды и питья представляет собой конструкцию, состоящую из очков и щитка на нос и рот, объединенных подвижным креплением на дужках. Техническая информация о ее устройстве размещена в свободном доступе, предполагается, что производство подобных масок возможно с помощью даже домашних 3D-принтеров.

Интерес к использованию мощей суперкомпьютера Фугаку в Японии произносят не только многочисленные компании и научные центры внутри страны, но и организации за рубежом. Так, в гребне ноября прошлого года центр компьюторных наук RIKEN заключил соглашение о партнерстве с Национальным суперкомпьютерным очагом Сингапура (NSCC), в рамках которого сингапурские спецушники первыми в Азии получат секущей доступ к мощностям японского лидера.

Редактор рубрики

Андрей Хморин

Место события на карте мира:

Как японский суперкомпьютер Фугаку помогает борьбе с COVID-19

комментарии (0)

Другие интересные новости

Депутат назвал Пугачеву бабушкой, которая когда-то пела