Najszybszy komputer świata przybliżył nas do końca pandemii

Zbudowany przez IBM, superkomputer AC922 Summit zidentyfikował składniki chemiczne mogące powstrzymać rozprzestrzenianie się wirusa. To kluczowy element potrzebny do skutecznego leczenia chorujących na COVID-19.

Nowy koronawirus stał się, choćby z czysto technicznego punktu widzenia, dużym wyzwaniem dla badaczy na całym świecie. Gdy roznoszenie się SARS-CoV-2 nabiera rozpędu, podobnie szybko muszą pracować naukowcy. To idealny moment na wykorzystanie mocy obliczeniowej superkomputerów. 

Summit wyposażony w “mózg sztucznej inteligencji”, czyli odpowiednio złożony algorytm matematyczny, przeprowadził tysiące symulacji polegających na analizie skuteczności składników chemicznych tworzących istniejących leki w hamowaniu patogenu przed infekowaniem komórek. 

Naukowcy z amerykańskiego Narodowego Laboratorium w Oak Ridge (ORNL) w stanie Tennessee wyniki swojej pracy opublikowali w serwisie ChemRxiv. Służąca im do pracy maszyna o mocy obliczeniowej 200 petaflopów (wykonującej 200 kwadrylionów kalkulacji; 20015) jest – i to mocne uproszczenie – milion razy bardziej wydajna od szybkiego laptopa.

W 2014 roku Amerykański Departament Energii zlecił budowę tego superkomputera w celu rozwiązywania najbardziej palących problemów dla kraju i świata.  Laboratorium w Oak Ridge już wcześniej wykazało swoją przydatność dla świata medycyny. 

Summit zidentyfikował m.in. powtarzające się schematy w budowie komórek poprzedzających wystąpienie Alzheimera, wskazał geny czyniące ludzi bardziej podatnymi na uzależnienie od opiatów. Pomagał nawet w przepowiadaniu ekstremalnych stanów pogody. 

Badając infekcje wirusowe algorytm symulował ataki SARS-CoV-2 na komórki. Patogen posługuje się specjalnym białkiem by przeniknąć do zdrowej komórki i wprowadzić tam swój materiał genetyczny. To, na czym naukowcom zależało, to odkrycie składnika istniejącego już leku zdolnego związać się z służącym do ataku białkiem (”spike” protein) i powstrzymać atak.

Pracujący z superkomputerem Micholas Smith stworzył wirtualny model tej ”broni”. Moce obliczeniowe maszyny IBM pozwoliły pokazać jak atomy i cząsteczki tworzące ją reagują na różne składniki leków. AC922 Summit spośród 8000 wskazał 77 i ułożył w kolejności według szansy na związanie się z białkiem.

Stworzony model bazował jeszcze na danych sprzed kilku tygodni. Kolejne symulacje na wirusie z Wuhan będą opierać się na modelu odświeżonym o nowe, pozyskane w marcu informacje. Tu jednak kończy się praca maszyny, a zaczynają eksperymenty prowadzone przez ludzi. Superkomputer zrobił pierwszy krok: identyfikacja najbardziej obiecujących substancji chemicznych. Teraz trzeba będzie faktycznie je przetestować i zobaczyć rezultat. 

– Wyniki naszych prac nie oznaczają, że mamy lek na COVID-19. To baza dla przyszłych badań. Tylko po ich przeprowadzeniu będziemy wiedzieli, czy mamy w ręku coś zdolnego zatrzymać wirusa – stwierdził Jeremy Smith, dyrektor Centrum Biofizyki Molekularnej Narodowego Laboratorium w Oak Ridge.