совместном пресс-релизе Intel, МФТИ и группы компаний РСК
advertisement
ПРЕСС-РЕЛИЗ Михаил Рыбаков +7 (495) 641-4550 Mikhail.A.Rybakov@intel.com Мария Кибкало +7 (495) 641-4565 Maria.Kibkalo@Intel.com Мария Бородай +38 (044) 490-6357 Mariya.E.Boroday@Intel.com «Корпорация Intel активно сотрудничает с российскими вузами в сфере научных исследований. В частности, Intel является базовой организаций для факультета радиотехники и кибернетики МФТИ, и совместный проект по созданию лаборатории ISCALARE с выделенным государственным финансированием стал логическим продолжением нашего сотрудничества, – говорит Камиль Исаев , генеральный директор по исследованиям и разработкам корпорации Intel в России. – Благодаря совместной деятельности сотрудников МФТИ, Intel, РСК и российских ученых за три года работы лаборатория достигла существенных результатов в области исследования и разработки программноаппаратных архитектур и решения био-медикофармацевтических задач. ЛАБОРАТОРИЯ I-SCALARE В МФТИ ПРЕДСТАВИЛА РЕЗУЛЬТАТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЗА ТРИ ГОДА Долгопрудный, 13 декабря 2012 г. — Intel и Московский физикотехнический институт (МФТИ) подвели итоги работы лаборатории суперкомпьютерных технологий для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур I-SCALARE (Intel super computer applications laboratory for advanced research) за три года. Лаборатория создана на базе МФТИ в 2010 году в рамках гранта Министерства образования и науки РФ 1 при участии сотрудников института и корпорации Intel. Руководство лабораторией осуществляет д.т.н. Владимир Пентковский, известный разработчик программно-аппаратных архитектур, заслуженный исследователь Intel. Основным направлением деятельности лаборатории является разработка проблемно-ориентированных архитектур вычислительных систем для задач биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур. В качестве «целевых» были выбраны несколько прикладных вычислительных задач, связанных с моделированием вирусов, клеточных мембран, а также взаимодействия белков и внешних полей с клеточными мембранами. Все они, 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® E52690, разработанный и установенный специалистами группы компаний РСК. Использование старших моделей процессоров семейства Intel® Xeon® E5-2600 стало возможным благодаря применению передовой технологии жидкостного охлаждения, лежащей в основе архитектуры «РСК Торнадо». Пиковая производительность суперкомпьютера на данный момент составляет 83,14 TFLOPS при занимаемой площади менее чем 4 кв.м. Кластер состоит из двух вычислительных стоек, содержащих в сумме 224 вычислительных узла на базе серверных плат Intel® Договор о гранте № 11.G34.31.0016 Министерства образования и науки РФ, выделенном согласно постановлению № 220 Правительства России «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения высшего профессионального образования» 1 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, что суммарно составляет 14,3 ТБ ОЗУ для всей системы. Коммуникационная сеть построена на базе высокоскоростного интерфейса Infiniband QDR. Расширение вычислительного кластера проводилось в три этапа, причем на каждом из них архитектура вычислительной системы создавалась собственной группой лаборатории, отвечающей за разработку программных и аналитических моделей будущих вычислительных комплексов с последующим изучением их производительности на приложениях, решающих задачи молекулярной динамики. На текущий момент специалисты лаборатории успешно проводят моделирование систем, в 10 раз превышающих мощность установленного кластера, т.е. имеющие производительность до 830 TFLOPS, используя инструментарий Wind River Simics*, Intel VTune Amplifier, а также технологии, разработанные в лаборатории. Тестирование эффективности и производительности будущих вычислительных комплексов проводилось на приложениях, решающих био-медико-фармацевтические задачи. Биоинформатика и моделирование лекарственных препаратов – быстрорастущие области знаний, требующие использования высокопроизводительных вычислений. Понимание того, насколько эффективно будут исполняться программы на оборудовании, подчас еще только запланированном к эксплуатации, позволяет предвидеть и заранее устранить проблемы производительности, добиться наилучшей отдачи от дорогостоящей вычислительной системы. Непрерывная адаптация архитектуры кластера к особенностям задач молекулярной динамики и биохимии, позволила российским ученым, использующим суперкомпьютер в исследовательских целях, добиться новых, уникальных результатов в данных направлениях. Так, группа под руководством профессора Романа Ефремова из Института биоорганической химии РАН использует вычислительный кластер в МФТИ для исследований структуры и динамики белокмембранных систем и конструирования нового класса антимикробных соединений на основе природных лантибиотиков (исполнители А. Чугунов, Д. Нольде, Д. Пыркова, А. Полянский). В ходе развития данного проекта, проведения расчетов и моделирования получены микросекундные траектории молекулярной динамики (МД) мишени действия антибиотиков молекулы липида-II - в мембране бактерий. Модернизация суперкомпьютера позволила проводить более масштабные вычислительные эксперименты, увеличив размеры систем в 10 раз, а длительность траекторий молекулярной динамики - в 20 раз. Учеными было проведено детальное моделирование взаимодействия лантибиотиков с липидом-II в мембране и впервые установлено, что молекула-мишень (липид-II) создает в мембране бактерий специфический паттерн, эффективно распознаваемый спроектированными «ловушками» - потенциальными антибиотиками. В результате таких исследований была предложена атомистическая модель связывания «ловушка-мишень» - основа дальнейшего рационального дизайна новых антибиотиков. Данных результатов удалось добиться, осуществив анализ больших (до 2,2x10 5 атомов) систем на длительных (до 1 мкс) траекториях молекулярной динамики. Благодаря значительным вычислительным возможностям кластера лаборатории I-SCALARE группе, возглавляемой академиком Николаем Зефировым и доцентом, к.т.н. Владимиром Палюлиным, удалось выполнить пионерские работы в двух областях - моделирование оболочки флавивирусов (исполнители Д. Осолодкин, Е. Дуева) и молекулярная динамика важнейшего нейрорецептора NMDA (Е. Радченко, Д. Карлов). Идея подпроекта по моделированию оболочки флавивирусов заключается в применении метода молекулярной динамики к системам, содержащим десятки миллионов атомов. Флавивирусы — это оболочечные вирусы, вызывающие такие заболевания, как клещевой энцефалит и лихорадки Западного Нила и Денге. Процесс проникновения флавивирусов в клетку человека сопряжен со значительной структурной перестройкой белков оболочки; одной из задач лаборатории является моделирование этого процесса в полноатомном масштабе. Моделирование систем такого размера с использованием современных вычислительных средств пока является крайне обременительным, но вычислители следующего поколения должны быть способны адекватно работать с ними. К настоящему времени на суперкомпьютере лаборатории I-SCALARE выполнено моделирование молекулярной динамики мембраны вирусной частицы, состоящей из 1,5 млн. атомов. На основе моделирования белков оболочки вируса предложены вещества, обладающие противовирусной активностью по отношению к вирусу клещевого энцефалита (биологические испытания проведены в ФГБУ «Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М. П. Чумакова» РАМН). Моделирование молекулярной динамики рецептора NMDA является основой для компьютерного конструирования химических соединений, которые позволяют управлять его работой и могут использоваться для лечения болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных возрастных заболеваний. Вычислительная сложность этой задачи связана с необходимостью моделирования эволюции сложной надмолекулярной системы (рецептор в липидной мембране с водным окружением, всего более 360 тысяч атомов) на протяжении достаточно длительного времени. Благодаря возможностям суперкомпьютера лаборатории I-SCALARE было выполнено моделирование поведения рецептора в различных условиях, изучен механизм действия его модуляторов и предложен ряд перспективных веществ для биологических испытаний. Стоит отметить, что лаборатория I-SCALARE осуществляет не только научную, но и учебную деятельность. Ее сотрудниками был разработан учебный курс по использованию симуляторов для моделирования различных вычислительных систем. Кроме того, в лаборатории регулярно проводятся научные семинары, а Владимир Пентковский стал научным руководителем нескольких аспирантов и студентов МФТИ. О корпорации Intel Корпорация Intel — ведущий мировой производитель инновационных полупроводниковых компонентов — разрабатывает технологии, продукцию и инициативы, направленные на постоянное повышение качества жизни людей и совершенствование методов их работы. Дополнительную информацию о корпорации Intel можно найти на веб-сайте www.intel.ru/pressroom и на русскоязычном сервере (http://www.intel.ru). О МФТИ Московский физико-технический институт создан в 1951 году на основе физикотехнического факультета МГУ (1946-1951). Институт осуществляет подготовку специалистов высшей квалификации в различных областях современной науки и техники. Основателями и сотрудниками института были лауреаты Нобелевской премии П.Л. Капица, Н.Н. Семенов, Л.Д. Ландау. Многие ведущие российские ученые являются профессорами МФТИ. Среди них более 80 академиков и членовкорреспондентов Российской академии наук. С самого основания в Московском физико-техническом институте используется оригинальная система подготовки специалистов, получившая широкую известность как "система Физтеха". Дополнительную информацию о МФТИ можно найти на Webсайте http://mipt.ru/. О группе компаний РСК Группа компаний РСК — ведущий в России и СНГ разработчик и интегратор «полного цикла» суперкомпьютерных решений нового поколения на основе архитектур корпорации Intel и передового жидкостного охлаждения, а также целого ряда собственных ноу-хау. Существующий потенциал компании позволяет: создавать самые энергоэффективные решения с рекордным показателем эффективности использования электроэнергии (PUE), реализовать самую высокую вычислительную плотность в индустрии на базе стандартных процессоров архитектуры x86, использовать полностью «зеленый» дизайн, обеспечить высочайшую надежность решения, полную бесшумность работы вычислительных модулей, 100% совместимость и гарантированную масштабируемость, при этом достигается беспрецедентно низкая стоимость владения и невысокий уровень энергопотребления. Кроме того, специалисты РСК имеют опыт разработки и внедрения интегрированного программного стека решений для повышения эффективности работы и прикладного использования суперкомпьютерных комплексов: от системного ПО до вертикальноориентированных платформ на базе технологии облачных вычислений. РСК является партнером корпорации Intel по программе Intel® Technology Provider Program высшего уровня Platinum. Производительность и масштабируемость решений на базе архитектуры «РСК Торнадо» подтверждена сертификатом Intel® Cluster Ready. Дополнительную информацию можно найти на Web-сайте www.rscgroup.ru. Intel и логотип Intel являются товарными знаками корпорации Intel в США и других странах. * Другие торговые марки и товарные знаки являются собственностью их законных владельцев.
