NCSA的SEAS团队使科学计算愈加高效和易用

发布日期：2024-07-07 08:01 点击次数：88

高性能计算(HPC)相同对斟酌东说念主员来说是具有挑战性的，因为它需要措置大型数据集、延迟软件和遴荐最好用户界面的专科学问。

位于伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的好意思国国度超等计算应用中心(NCSA)不仅部署和操作超等计算系统，而且还为斟酌东说念主员提供这些系统的简化和有用使用。

NCSA的科学与工程应用接济(SEAS)团队匡助斟酌东说念主员最大适度地诓骗硬件和软件资源。SEAS团队与斟酌东说念主员在各个方面进行协作，包括安设Python包，部署东说念主工智能模子，以及为他们的名目遴荐最好并行计算引擎。

在最近发表的PNAS论文中形色的一种新的计算框架， SEAS团队使用东说念主工智能模子来简化和加快雄厚三维卵白质结构和展望卵白质构象各样性的经过产生了影响。

该论文由SEAS小组高等斟酌要领员Roland Haas、好意思国动力部(DOE)阿贡（Argonne）国度实验室东说念主工智能崇拜东说念主、芝加哥大学CASE高等科学家Eliu Huerta、伊利诺斯州生物物理学博士生Hyun Park和NCSA斟酌生斟酌助理Parth Patel共同撰写。

行为该项谋齐整部分，斟酌组建树了旨在提升展望驻防结构的东说念主工智能要领AlphaFold2性能的计算用具APACE。APACE旨在提升AlphaFold 2展望卵白质结构的准确性和谨慎性。这项技艺冲破将匡助生物医学斟酌东说念主员揭示生命的基本机制，建树新材料，激动生物技艺。

为了评估APACHE的效果和性能，斟酌小组在NCSA的Delta超等计算机上部署了该用具来展望四种模范卵白的结构。使用分散在300个NVIDIA A100 GPU上的多达300个集成组件，APACE提供的收尾比AlphaFold收场快100倍。

该团队自后在阿贡指点计算设施的北极星（Polaris）超等计算机上复制了这项责任，并得到了近似的收尾。该项谋划奏凯突显了这种措施在各式科学学科中应用的后劲，致使不错让斟酌东说念主员自动化和加快科学发现。

Huerta说:“若是基础东说念主工智能模子大略被更无为的科学界发现、赢得并准备好使用，它们就有可能改造科学践诺。”“该名目展示了怎么创建和分享所需的科学数据基础设施，以着实收场顶端东说念主工智能的普及化，并诓骗当代计算环境最大适度地提升其科学影响力。”

遥远以来，生物医学斟酌东说念主员一直在力争了解卵白质是怎么造成的，这仍是过被称为卵白质折叠。卵白质是由氨基酸链构成的，它们拼装成有结构的样式来履行特定的功能。了解卵白质折叠不错匡助证实生物经过是怎么责任的，以及卵白质折叠中的诞妄是怎么导致疾病的。

到现时为止，主要的挑战是展望卵白质折叠，因为它可能是一个极其密集计算的经过，具有复杂的分子互相作用。增多复杂性的是，卵白质结构不错折叠成无数可能的构象。

斟酌卵白质结构的传统措施，如x射线晶体学和低温电镜，已经奏凯地提供了静态快照，但无法捕捉卵白质的动态行为。

现时有了APACE，斟酌东说念主员不错使用一个强大的用具来优化AlphaFold2，使其大略在HPC平台上大限制运转，从而提供前所未有的性能和效果。与传统措施比较，该技艺不错斟酌多卵白质复合物，以更高的折柳率拿获收尾，并在更短的期间内提供收尾。

“APACE使药物斟酌东说念主员大略大大减少筛选潜在候选化合物所需的期间，从而专注于最有但愿的物资。通过这种口头，不错测试更多的化合物，而况不错减少建树新药的期间，举例针对特定病毒株量身定制的药物。”

通过促进对数据和计算智商的探问，APACE加快了东说念主工智能模子的计算，从而权贵提升了速率，对各个学科齐有平正。

笔据Huerta的说法，斟酌小组将持续扩大APACE的用户群，使其更容易探问。该团队还接头专注于克服系统中适度措置速率的剩余瓶颈。此外，该团队但愿诓骗建树的措施在其他基础机器学习模子上增强AlphaFold2，使其可供众人斟酌东说念主员用于科学高出。