通过高性能计算和人工智能加速针对COVID的疫苗研究

4月博客发布专家UNGARO高级副总裁兼HPC任务关键解决方案总经理HEWLETT PACKARD ENTERPRISE

在这篇文章中

  • HPE正在推动研究,以加快发现抗体抗病毒剂和候选药物以进行疫苗开发测试
  • 美国能源部的阿贡国家实验室劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和GENCI致力于HPC和AI技术,以提高分子动力学模拟的速度和准确性

全球科学家正在通过复杂的建模仿真AI和机器学习功能加快药物研发来对抗冠状病毒

高性能计算HPC在我们与COVID的斗争中发挥着领导作用,以支持迫切需要寻找一种可以挽救生命并减轻全球痛苦的疫苗

全球实验室的科学家依靠HPC和超级计算机的强大计算能力来运行复杂的数学模型,该模型将大量不断发展的COVID数据转换为生物和化学过程的模拟,这些模拟使我们对新的病毒株和人体的相互作用降低到分子水平,以加速新疗法和预防措施的发展

通过将建模和仿真功能与人工智能AI和机器学习中的新技术相结合,这些仿真现在变得更加准确。这就是为什么我们通过与使用HPC和AI解决方案的全球领先研究中心的合作,惠普和HPC行业支持科学家进行复杂的研究,这些研究将发掘见解并使我们更接近药物发现

这些代表公共和私营部门投资的计划是由科学家,人工智能研究人员和超级计算专家组成的全球网络推动的,在许多情况下,他们正在共同协作以共享数据并在整体工作中做出重要贡献

HPE能够在HPE HPC系统和专业知识中为许多此类计划提供支持,并在其中扮演了领导角色,对此我们感到自豪法国用于HPC资源和设施的国家基础设施正在使用HPC和AI来加快可用于新疫苗治疗测试的抗体和候选药物的发现

这些研究团队中的每一个都将AI和机器学习分别应用于建模和模拟,以提高准确性和预测,我们将其描述为AI和分析与建模和模拟的新兴融合。这些努力进一步加速了新抗体的发现,这些新抗体是为根据现有的数据目录,与毒素或其他诱导免疫反应的异物或潜在的候选药物作斗争,然后研究人员就可以测试这些毒素,以寻找对付可以开发为药物疗法的病毒的潜在对策

Argonne研究人员应用支持AI的建模和仿真来显着加快发现抗病毒剂的速度

在美国能源部的能源部阿贡国家实验室,研究人员进行了任务极大地加快发现抗病毒剂以反击新病毒的步伐,从而将潜在的时间范围从数年缩短至数月

研究人员正在使用Theta超级计算机由HPE提供技术支持并设在Argonne领导力计算设施中,以应用人工智能和机器学习来加快从公开候选药物数据库中模拟数十亿个不同小分子的过程。目标是改善对候选药物分子相互作用的预测彼此结合并与病毒蛋白结合成功结合意味着这些候选药物可用于进一步测试疫苗治疗

Arvind Ramanathan是Argonne数据科学与学习部门的计算生物学家,我们与之合作以这种方式描述了机会

当我们研究这种病毒时,我们应该意识到,我们处理的不仅仅是一种蛋白质,我们需要从整体上研究所有的病毒蛋白质,方法是使用机器学习和人工智能方法来筛选多种药物病毒中的目标蛋白,我们可能有更好的抗病毒药物途径

LLNL使用同类首个AI驱动的建模平台来设计初始抗体候选物可能性

我们非常自豪地分享LLNL已经取得的成就重大进展缩小候选抗体的数量到最初的设置,这是一个巨大的淘汰过程。最重要的是,与其他方法通常需要数年的交货时间相比,这一鼓舞人心的突破在短短几周内就实现了

LLNL的COVID响应团队由来自各个领域的研究人员组成,他们在疫苗和对策开发方面拥有深厚的专业知识LLNL的催化剂由HPE提供支持的HPC集群,通过使用其首创的建模平台来改善预测并加快发现过程。该平台集成了重要组件,以生成高质量的预测,例如实验数据和结构生物学数据,以及生物信息学建模分子模拟和机器学习算法

我们的方法虽然仍在开发中,但其目的是在极短的时间内针对无法选择等待多轮费时的实验步骤的场景设计高质量的抗体疗法或疫苗,实验数据和结构生物信息学是确保高质量的重要组成部分预测,但在HPC上集成机器学习和分子模拟是实现我们需要快速和可扩展性的关键,我们需要搜索和评估大量可能的抗体设计,Lawrence Livermore国家实验室的数据科学家Daniel Faissol博士

CNRS和GENCI提供了执行分子动力学模拟的更快方法

同样,GENCI与CNRS一起扩展了其Jean Zay超级计算机它安装在IDRS的CNRS数据中心之一中,为许多研究中心提供融合的建模仿真AI和机器学习工作量,也致力于提高抗体的准确性和结果GENCI的Jean Zay由HPE设计,直接响应总统伊曼纽尔·马克龙(Emmanuel Macron) AI的一项重要举措,即通过新的超级计算机推动法国的RD研究

与许多其他对COVID做出反应的出色而勤奋的研究人员一样,由巴黎索邦大学(Sorbonne University)的Pr Jean Philip Piquemal领导的GENCI的让·扎伊(Jean Zay)带领的研究小组正在采用独特和创新的方法来解密和理解新的病毒内部机制菌株,以帮助增加发现新药尽管仍处于早期研究阶段,Piquemal博士及其团队正在使用该系统来优化新药的研发。修补匠HP该软件是一种使用并行计算的新方法,该方法由多个GPU启用,并且经过专门设计,可以在大型生物分子的原子水平上进行仿真。使用先进的分子动力学技术可以捕获许多人体物理学,而Tinker HP通过同时执行许多数据密集型计算,以更快的速度和更高的分辨率创建分子相互作用的D模拟

HPE感到自豪,即使在最艰难的时刻也能成为一支强大的力量

作为全球社区的一员,正在产生深远的重大影响并帮助挽救生命,尤其是在全球紧急时刻,这让我感到非常自豪

在HPE,我们致力于改善我们的生活和工作方式。作为HPC和AI的全球领导者,我们认识到通过对数据应用建模仿真机器学习和分析功能以加速前所未有的洞察力和发现,可以产生的影响。使这些技术可用并为速度性能和规模设定新标准,我们希望使更广泛的HPC研究界能够实现与COVID大流行有关的科学突破,从而推动治疗并挽救生命

我们最近通过与白宫合作,将HPC的工作扩展到更大的国家规模,以解决COVID研究。COVID高性能计算联盟我们通过HPE COVID中的许多举措进一步帮助应对其他挑战微型网站和最新的博客来自Antonio Neri HPE总裁兼首席执行官

谢谢大家,请确保继续练习社交疏导和洗手

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