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.
Superkompiuteriai – tai ypač 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 ir 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 ją gaminti realiai“, – pasakoja jis.
Pasak E. Kutkos, aukštosios kompiuterijos taikymo galimybės – gerokai platesnės, nei dauguma įsivaizduoja. Modeliuoti galima ne tik sudėtingas sistemas, bet 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 ištekliais atvėrė visiškai naujas darbo apimtis. „Apie šią galimybę sužinojome bendraudami su VU atstovais. Mums, kaip sekoskaitos duomenų analizės paslaugų teikėjams, galingi skaičiavimo ištekliai yra būtini, todėl nedvejodami nusprendėme išbandyti šią paslaugą“, – teigia jis.
Pasak R. Markausko, įmonė su VU superkompiuterio komanda bendradarbiauja nuo 2024 m. vasaros. „Gerai vertiname VU komandos darbą – kilus iššūkių jie greitai reaguoja ir noriai padeda išspręsti problemas“, – pabrėžia jis.
VUGENE atlikti tyrimai reikalauja itin daug skaičiavimo galios. Bendrovė superkompiuterį naudojo pradiniams sekoskaitos duomenims apdoroti – trumpoms DNR atkarpoms kartografuoti prie genomo sekų. Tai procesas, kurio neįmanoma efektyviai atlikti įprastuose kompiuteriuose.
„Viename taikant mikroskysčių technologiją sugeneruotame lašelyje nusekvenuojama daugybė bakterijų. Tada reikia atskirti ir išanalizuoti tūkstančius tokių lašelių. Tai reikalauja GPU arba didelio kiekio CPU branduolių“, – pasakoja R. Markauskas.
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 išteklius galima išvengti: tai gerokai didesnės infrastruktūros sąnaudos, didesnė įrangos klaidų rizika, papildomo personalo poreikis ir verslui mažėjanti analizės vertė dėl ilgų procesų.
„HPC ištekliai 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 ypač svarbu, jei taikomi GDPR (ES duomenų apsaugos reglamentas), HIPAA (JAV sveikatos duomenų apsaugos reikalavimai), GMP (geros gamybos praktikos standartai), GLP (geros laboratorinės praktikos standartai) ar kiti reikalavimai“, – pabrėžia VUGENE atstovas.
Įmonė ateityje planuoja ir toliau naudotis VU HPC resursais. „HPC jau yra įtrauktas į mūsų įrankių arsenalą. Tad tik laiko klausimas, kada atsiras naujas projektas, kuriam vėl reikės šių skaičiavimų“, – sako R. Markauskas.
E. Kutka teigia, 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.
Įmonės gali kreiptis ir į nacionalinius Europos HPC kompetencijų centrus (EuroCC), kurie padeda parengti projektus ir išbandyti superkompiuterių galimybes net tarptautiniu mastu. Superkompiuteriai gali padėti rasti sprendimus, kurie darys tiesioginę įtaką mūsų sveikatai, inovacijoms ir ekonomikos konkurencingumui.
