سریع ترین ابر رایانه جهان در برابر ویروس کرونا؛ آیا امیدی هست؟

وزارت انرژی ایالات متحده‌ی آمریکا (US Department of Energy) اعلام کرده است که از ابر رایانه‌ی سامیت (به انگلیسی: Summit) در تلاش برای یافتن درمان یا روش‌درمانی Covid-19، که با نام coronavirus نیز شناخته می‌شود، استفاده خواهد شد. سامیت ابررایانه‌ای ۱۰ مگاواتی است که با ۴۶۰۸ گره پردازش ساخته شده است. هر گره شامل پردازنده‌های دوتایی Power9 با سرعت ۳/۰۷ گیگاهرتز و شش پردازنده‌ی گرافیکی Nvidia Volta V100 است. این سریع‌ترین ابر رایانه روی زمین است؛ سامیت می‌تواند معادل ۱۴۸/۶ پتافلاپس در Linpack (یک‌کتابخانه‌ی نرم‌افزاری که به موازات (High Performance Linpack) برای معیار و رتبه بندی ابر رایانه‌ها جهت لیست TOP500 استفاده می‌شود) و حداکثر عملکرد بیش از ۲۰۰ پتافلاپس عملکرد ارائه دهد.

دلیل اینکه DoE از سریع‌ترین ابررایانه‌ی جهان برای این پروژه بهره می‌برد این است که تلاش برای یافتن روش‌های مهار یا حمله‌ی ویروس چالشی محاسباتی است. IBM می‌گوید:

هنگام تلاش برای درک ترکیبات جدید بیولوژیکی، مانند ویروس ها، محققان در آزمایشگاه‌های مرطوب میکروارگانیسم را رشد داده و می بینند که چگونه در شرایط واقعی نسبت به ترکیبات جدید واکنش نشان می‌دهند. اما این روند بدون رایانه و تجهیزات کامیپوتری می‌تواند آهسته باشد. از طرفی با استفاده از رایانه شبیه‌سازی‌های دیجیتال انجام می‌شود تا محدوده‌ی متغیرهای احتمالی را محدود کند؛ اما حتی پس از آن بازهم چالش‌هایی وجود دارد. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای می‌توانند بررسی کنند که چگونه متغیرهای مختلف با ویروس‌های مختلف واکنش نشان‌می‌دهند. ولی هنگامی که هر یک از این متغیرها به‌صورت جداگانه بتوانند از میلیون‌ها یا حتی از میلیاردها قطعه‌ از داده‌های منحصر‌به‌فرد تشکیل شده و نیاز باشد آن‌ها باهم ترکیب شوند، با استفاده از سخت‌افزاری خاص این فرایند بسیار سریع انجام می‌گیرد.

فیلم کوتاه زیر چکیده کارهایی که دانشمندان با استفاده از سامیت انجام داده‌اند، نشان می‌دهد. محققان ۸۰۰۰ ترکیب را در طی چند روز غربالگری کردند و ۷۷ ترکیب مولکولی کوچک، مفید و بالقوه را ساختند. در این ترکیب‌ها شواهدی از مهار Covid-19 مشاهده شده است.

جرمی اسمیت، رئیس دانشگاه تنسی و مدیر مرکز UT/ORNL مرکز بیوفیزیک مولکولی و محقق اصلی در این پروژه می‌گوید:

سامیت نیاز مبرمی بود تا به سرعت نتایج شبیه‌سازی مورد نیاز خود را بدست آوریم. این فرایند یک یا دو روز به طول انجامید. نتایج ما بدین معنی نیست که ما درمان یا روش درمانی برای COVID-19 پیدا کرده‌ایم. اما بسیار امیدواریم که یافته‌های محاسباتی ما مطالعات آتی را آگاه سازد و بتواند چارچوبی را فراهم کند که متخصصان آزمایشگاهی برای بررسی بیشتر این ترکیبات از آن‌ها استفاده کنند.

Covid-19 از بعضی جهات مشابه SARS است و مانند آن عمل می‌کند، درواقع این تحقیقات اولیه درباره‌ی این ویروس بود که این نتیجه را به ما نشان داد. سارس و کروناویروس در برخی از استراتژی‌های متداول عفونی مشابه هم هستند؛ همین دلیل امیدواری برای یافتن عامل بازدارنده را بیشتر می‌کند. با استفاده از سامیت، میکلاس اسمیت چگونگی اتصال ترکیبات به «میخچه یا سنبله» پروتئین S را آزمایش کرد تا چگونگی احتمال ابتلا به عفونت را به‌صورت موفقیت‌آمیز کاهش دهد. پس از انجام کارهای اولیه مدل دقیق‌تری از پروتئین S در کورو ویروس منتشر شد. تیمی که از سامیت استفاده می‌کند، قصد دارد تا تجزیه و تحلیل اولیه‌ی خود را با استفاده از مدل‌های دقیق‌تر دوباره اجرا کند؛ در این آزمایش ممکن است بعضی از ترکیبات از لیست خارج شوند و برخی دیگر به بالای لیست جهش پیدا کنند.

با این حال خبر خوب این است که تعداد کل موارد شدید/جدی همچنان در حال کاهش است. به گفته Worldometers.info، که به‌نظر می‌رسد ردیابی‌ مبتلایان را روزانه دنبال می‌کند، تعداد کل موارد شدید/جدی از ۱۱۵۵۳ مورد در ۲۲ فوریه به ۵۷۷۱ مورد در ۱۰ مارس کاهش یافته است. از ۱۰ مارس به بعد تنها یکی از روزها بود که تعداد مبتلایان شدید/جدی جهش پیدا کرد و از تعداد ۶۲۷۲ مورد به ۶۴۰۱ مورد در روز رسید. پس از آن دوباره این آمار روند نزولی خود را از سر گرفتند.

این سؤال که آیا Covid-19 قرار است تأثیر بسزایی در اقتصاد جهانی داشته باشد قبلا پاسخ داده شده است؛ بله. مهم نیست که اکنون چه اتفاقی می‌افتد؛ آمارهای چهارماهه‌ی اول سال به‌هم ریخت، تعداد زیادی کنفرانس مهم لغو شده است و جوامع محلی را از درآمد محروم کرده است. آمارها نشان می‌دهد خطوط هوایی ضربه‌ای سهمگین خورده‌ است. کارخانه‌های چینی برای هفته‌ها شاید هم ماه‌ها تعطیل شده‌اند. کل کشور ایتالیا تحت قرنطینه است و اقتصاد کل جهان در حال ضربه خوردن است.

Covid-19 به هر طریق یا روشی زندگی انسان را تحت تأثیر قرار خواهد داد؛ جنگ نفتی که این هفته بین روسیه و عربستان‌ سعودی آغاز شده است نمونه‌ای بارز از آثار همه‌گیری کورونا ویروس در جهان است. حتی اگر خطرات پزشکی این ویروس بسیار کمتر از آنچه باشد که اکنون هست.

هنوز کسی نمی‌داند مقصد نهایی این قطار کجاست؛ اما همه‌ی ما با هم در مقصد نهایی هستیم!