فيروس كورونا المستجد والحواسيب الفائقة!

وظّف مختبر أوك ريدج الوطني Oak Ridge National Laboratory (ORNL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أقوى وأذكى حاسوب فائق في العالم؛ حاسوب Summit التابع لشركة IBM، في الكفاح ضد COVID-19. ودخلت IBM في شراكة مع مكتب البيت الأبيض لسياسة العلوم والتكنولوجيا الذي يهدف إلى توفير كمية غير مسبوقة من الطاقة الحاسوبية للبحث عن دواء للفيروس (1).

كفاءة جهاز IBM Summit وسبب اختياره:

صُنِّف الجهازان سَميت (Summit) وسيرا (Sierra) في المرتبتين الأولى والثانية في العالم من حيث السرعة، فهذه الأجهزة تساعد على النمذجة الجزيئية للانفجارات الضخمة للنجوم، واكتشاف مواد جديدة، واستكشاف السرطان، والوراثة، والبيئة باستخدام تقنيات متاحة للشركات جميعها (2).

يتصف حاسوب Summit بالمواصفات الآتية:

• قدرة حسابية هائلة تصل إلى 200 كوادريليون quadrillion عملية حسابية في الثانية (كل كوادريليون يساوي 15^10). 

• سعة تخزينية تصل إلى 250 بيتابايت petabytes (كل بيتابايت يساوي مليون غيغابايت).

• 9216 وحدة معالجة مركزية CPU من نوع IBM Power9.

• سرعة نقل البيانات بين العقد تصل إلى 25 غيغابايت بالثانية. 

• 27648 وحدة معالجة رسوميات من نوع NVIDIA Tesla.

إليكم الجواب..

تصيب الفيروسات التاجية الخلايا بالارتباط معها باستخدام النتوءات التاجية التي تميّزها لحقن مادتها الوراثية في الخلية المضيفة، ولِفهم المركبات البيولوجية الجديدة كالفيروس؛ يزرع الباحثون الكائنات الدقيقة في المختبرات الرطبة، ويَرون كيف تتفاعل في الحياة الواقعية عند إضافة مركبات جديدة (1).

إنّ هذه العملية بطيئة جدًّا بدون حواسيب قوية تنجز محاكاةً رقمية لتضييق نطاق المتغيّرات المحتملة، ويمكن أن يتألف كل متغير من هذه المتغيرات من مليارات البيانات الفريدة، وعندما تتضاعف نقاط البيانات هذه مع عمليات محاكاة متعدّدة؛ يؤدي ذلك إلى زيادة وقت العمليات على نحو كبير عند استخدام حاسوب تقليدي (1).

يجري كل حاسوب الحسابات على نحو مستقل في أنظمة الحوسبة التقليدية ومراكز البيانات، في حين يمكن لأجهزة الحاسوب العالية الأداء العمل معًا وتمرير الحسابات بين بعضها البعض لمعالجة المعلومات بسرعة أكبر (1).

النتائج التي وصلنا إليها حتى الآن:

استخدم الباحثون في مختبر Oak Ridge الوطني الحاسب العملاق Summit لإجراء محاكاة لأكثر من 8000 مركّب لتحديد أكثر المركبات تأثيرًا في الفيروس. وخلال يومين فقط استطاع الباحثون تحديد 77 مركّبًا من الممكن أن يرتبط بالبروتين الرئيسي لفيروس كورونا التاجي ويجعله غيرَ قادر على الالتصاق بالخلايا المضيفة في جسم الإنسان، وذلك حسب ما نُشِر بتاريخ 13 آذار 2020 (1). 

وقد صنّف الباحثون المركّبات المفيدة التي من المفترض أن يكون لها أثرٌ في الفيروس، علمًا أن الصينيين استفادوا في دراستهم من تشابه فيروس كورونا المستجد مع فيروس سارس SARS-Cov1 -الذي انتشر في 26 بلدًا وأدى إلى حدوث وباء مماثل عام 2003- من حيث المركبات المكونة وآليّة إصابة الجسم (1،4).

صرّح جيرمي سميث Jeremy Smith؛ باحثٌ مشارِك في المشروع: "لا تعني نتائجنا أنّنا وجدنا علاجًا لفيروس كورونا المستجد، وعلى الرغم من ذلك؛ نحن متفائلون للغاية، فالنتائج الحسابية ستكون أساسَ الدراسات المستقبلية وستوفّر إطارًا سيستخدمه الخبراء لمزيد من التحقيقات في هذه المركبات، عندها فقط سنعرف ما إذا كانت أي من تلك المركبات تُظهر الخصائص اللازمة للتخفيف من هذا الفيروس" (3).

وبالتالي؛ في الوقت الحالي لا يوجد علاج أو لقاح معروف لفيروس كورونا الذي أصاب العالم بالخوف، وعلى الرغم من تطوير العديد من اللقاحات؛ لم تُحدَّد فعاليتها بعد لأن التجارب على البشر بدأت للتو. أما فيما يخص العلاجات، فقد اكتُشِفت بعض الأدوية التي يمكن أن تثبت فعاليتها، ولكن اختُبرت تلك الأدوية على نطاق صغير؛ مما يعني أنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت ستعمل في معظم الحالات.

هل اقتصرت مساهمة التقنية عند هذا الحد؟

بالطبع لا، فقد أعلن البيت الأبيض عن إطلاق اتحاد COVID-19 للحوسبة عالية الأداء (COVID-19 High Performance Computing Consortium) لتزويد باحثي COVID-19 في أنحاء العالم جميعها بإمكانية الوصول إلى أقوى موارد الحوسبة العالية الأداء في العالم والتي يمكن أن تعزز على نحو كبير من سرعة الاكتشاف العلمي في المعركة ضد الفيروس.

يضمّ هذا الاتحاد الفريد بين القطاعين العام والخاص بقيادة البيت الأبيض ووزارة الطاقة الأمريكية وIBM وقادة الحكومة والصناعة والأكاديميين الذين تطوّعوا بالوقت وموارد حوسبة مجانية على أجهزتهم.

الشركاء هم: 

• مجال الصناعة: شركة IBM، وشركة أمازون لخدمات الويب Amazon Web Service، وغوغل السحابية Google Cloud، ومايكروسوفت Microsoft، وشركة Hewlett Packard Enterprise.
• البحث العلمي: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT، ومعهد رينسلار للفنون المتعددة Rensselaer Polytechnic Institute.
• المختبرات الوطنية لوزارة الطاقة الأميركية: مختبر أرغون الوطني Argonne National Laboratory، ومختبر لورانس ليفرمور الوطني Lawrence Livermore National Laboratory، ومختبر لوس ألاموس الوطني Los Alamos National Laboratory، ومختبر أوك ريدج الوطني Oak Ridge National Laboratory، ومختبرات سانديا الوطنية Sandia National Laboratories.
• الوكالات الفيدرالية: مؤسسة العلوم الوطنية National Science Foundation، وناسا NASA.

المصادر: