Vilniaus universiteto Matematikos ir informatikos fakultete (VU MIF) diegiami aukštosios kompiuterijos sprendimai vis dažniau tampa ne tik mokslinių tyrimų, bet ir verslo varikliu. Nuo genetikos iki pramonės modeliavimų – superkompiuterio teikiamos galimybės įmonėms leidžia įgyvendinti uždavinius, kurie anksčiau būtų pareikalavę milijoninių investicijų ir metų darbo.
VU superkompiuteris. Justino Auškelio nuotr.
Superkompiuteriai atveria ne tik mokslo galimybes
Superkompiuteriai – tai ypatingai galingos skaičiavimo sistemos, galinčios vienu metu apdoroti milžiniškus duomenų kiekius ar atlikti itin sudėtingus skaičiavimus. Nors dažniausiai jie siejami su fundamentiniais moksliniais tyrimais, šiandien tokie įrankiai tampa neatsiejama pramonės bei biotechnologijų dalimi: padeda kurti naujas diagnostikos technologijas, analizuoti genomus, modeliuoti mechaninius sprendimus ar prognozuoti įvairių rinkų pokyčius.
VU MIF lektorius Eduardas Kutka teigia, kad superkompiuteriai kai kurioms įmonėms tampa tiesiog nepakeičiami. „Daugiausia naudos iš HPC gauna įmonės, kurioms reikia spręsti modeliavimo ar tyrimų uždavinius. Pavyzdžiui, mašinų ar techninių prietaisų gamintojai gali virtualiai sumodeliuoti naują įrangą ir tik suradę optimalų sprendimą jį gaminti realiai,“ – pasakoja jis.
Eduardas Kutka. Justino Auškelio nuotr.
Pasak E. Kutkos, aukštosios kompiuterijos pritaikymo atvejai – gerokai platesni, nei dauguma įsivaizduoja. Modeliuoti galima ne tik sudėtingas sistemas, bet net ir labai kasdienius dalykus: „HPC leidžia sumodeliuoti net tokias smulkmenas, apie kurias mažai kas susimąsto – pavyzdžiui, kaip pakeisti vandens buteliuko formą taip, kad reikėtų mažiau plastiko,“ – aiškina lektorius.
Biotechnologijų sektorius skaičiuoja milžiniškus duomenis
Vienas naujausių sėkmės pavyzdžių – biomedicininių duomenų mokslo įmonės VUGENE bendradarbiavimas su VU superkompiuterio komanda. Įmonė specializuojasi omikos duomenų analizėje: nuo pradinių sekoskaitos duomenų apdorojimo iki sudėtingų genetinių tyrimų.
VUGENE produkto vadovas Ramūnas Markauskas pasakoja, kad galimybė naudotis VU HPC resursais atvėrė visiškai naujas darbo apimtis. „Apie šią galimybę sužinojome bendraudami su VU atstovais. Mums, kaip sekoskaitos duomenų analizės paslaugų teikėjams, galingi skaičiavimo resursai yra būtini, todėl nedvejodami nusprendėme išbandyti šią paslaugą“, – sako jis.
Ramūnas Markauskas. Andrej Vasilenko nuotr.
Pasak R. Markausko, įmonė su VU superkompiuterio komanda bendradarbiauja nuo 2024 m. vasaros. „Gerai vertiname VU komandos darbą – iškilus iššūkiams jie greitai reaguoja ir noriai padeda išspręsti problemas“, – akcentuoja jis.
VUGENE atlikti tyrimai reikalauja itin daug skaičiavimo galios. Bendrovė superkompiuterį naudojo pradinių sekoskaitos duomenų apdorojimui – trumpų DNR atkarpų kartografavimui prie genomo sekų. Tai procesas, kurio neįmanoma efektyviai atlikti įprastuose kompiuteriuose.
„Viename mikroskysčių technologijos pagalba sugeneruotame lašelyje nusekvenuojama daugybė bakterijų. Tada reikia atskirti ir išanalizuoti tūkstančius tokių lašelių, ir tai reikalauja GPU arba didelio kiekio CPU branduolių”, – pasakoja R. Markauskas.
Asociatyvi nuotr. Unsplash.com
Superkompiuteris suteikia galimybę įkelti į atmintį ir analizuoti didžiulius genomų ar net metagenomų rinkinius. Tokia informacija leidžia ieškoti biologinių žymenų, susijusių su sudėtingomis ligomis: vėžiu, neurodegeneraciniais sutrikimais ir kitomis būklėmis. Ši analizė svarbi ir tam, kad būtų galima išbandyti bei įvertinti naujas sekvenavimo technologijas.
Kodėl neužtenka įprastų kompiuterių?
R. Markauskas tikina, kad teoriškai analizę būtų galima atlikti ir paprastoje infrastruktūroje, tačiau praktika to neleistų. Be superkompiuterio kiltų įvairių problemų, kurių turint šiuos resursus, galima išvengti: tai gerokai didesni infrastruktūros kaštai, didesnė įrangos klaidų rizika, papildomo personalo poreikis ir verslui mažėjanti analizės vertė dėl ilgų procesų.
„HPC resursai yra integrali mūsų paslaugų dalis – jie leidžia apdoroti didelius duomenų kiekius per komerciškai priimtiną laiką. Mes galime pateikti ne tik „žalius“ duomenis, bet ir atlikti sudėtingas analizes, kurioms klientai patys neturi infrastruktūros ar žinių“, – teigia R. Markauskas.
Saugi duomenų aplinka – būtina sąlyga biotechnologijų sektoriui
Biomedicininių duomenų analizė dažnai susijusi su jautria informacija, todėl saugumas yra vienas svarbiausių HPC naudojimo aspektų.
„Įmonėms, planuojančioms analizuoti jautrius duomenis, būtina užtikrinti jų anonimizavimą ar kodavimą. Tai svarbu, jei taikomi GDPR, HIPAA, GMP, GLP ar kiti reikalavimai,“ – pabrėžia VUGENE atstovas.
Asociatyvi nuotr. Unsplash.com
Įmonė ateityje planuoja ir toliau naudotis VU HPC resursais. „HPC jau yra įtrauktas į mūsų įrankių arsenalą. Tai tik laiko klausimas, kada atsiras naujas projektas, kuriam vėl reikės šių skaičiavimų“, – teigia R. Markauskas.
Pasinaudoti VU resursais – verta
E. Kutka sako, kad verslui vis dar trūksta drąsos į savo problemas pažvelgti iš kito kampo. „Svarbiausia – nebijoti ir pabandyti. Daugelį uždavinių galima išspręsti daug efektyviau, jei į juos pažvelgi kitu kampu“, – tikina jis.
VU superkompiuteris. Justino Auškelio nuotr.
Įmonės gali kreiptis ir į Europos HPC konsultacijos centrus (EuroCC), kurie padeda parengti projektus ir išbandyti superkompiuterių galimybes net tarptautiniu mastu. Superkompiuteris gali padėti rasti sprendimus, kurie darys tiesioginę įtaką mūsų sveikatai, inovacijoms ir ekonomikos konkurencingumui.