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SDSC的彗星超级计算机,TSCC可用于COVID-19研究

启动了帮助抗击冠状病毒的相关研究项目

图片来源:Garry Killian, iStock

随着美国和其他许多国家夜以继日地工作,以减轻由SARS-CoV-2病毒引起的COVID-19疾病的破坏性影响,加州大学圣地亚哥分校的圣地亚哥超级计算机中心正在优先向研究人员提供其高性能计算机系统和其他资源,以推进我们对病毒的了解,并努力在尽可能短的时间内开发出有效的疫苗。

SDSC主任Michael Norman说:“超级计算机已经毫无疑问地展示了它们加速科学研究的能力,与以往任何事件一样,这次大流行强调了这类系统和专业知识在造福科学和社会方面的重要性。”对我们来说,它绝对明确了SDSC的使命,即通过创建创新的端到端计算和数据解决方案,在更大的科学界产生持久的影响,以迎接我们这个时代最大的研究挑战。时间到了。”

访问彗星正在通过最近宣布的国家高性能计算资源联盟进行协调,该联盟被称为COVID-19 HPC财团该项目汇集了世界上最强大、最先进的一些计算机的能力——结合402petaflops的计算能力和广泛的云资源——以抗击被称为冠状病毒的COVID-19。

这些资源是免费提供给科学家的。分配在彗星,以及其他超级计算机,都是通过美国国家科学基金会的XSEDE(极端科学与工程发现环境)项目制造的。提交请求的详细信息可以在这里找到

整个XSEDE资源组合中最流行的科学网关之一是CIPRES,它是在2009年nsf资助的系统发育研究网络基础设施(CIPRES)项目下创建的门户。基于SDSC,运行于彗星通过比较物种间的DNA序列信息,该通道帮助科学家探索进化关系。

加州大学圣地亚哥分校医学院传染病科助理教授Antoine Chaillon和中国疾病预防控制中心国家病毒病控制与预防研究所研究生何柳正在使用彗星和CIPRES分别利用SARS-CoV-2序列建立贝叶斯扩散模型,以描述该病毒在加州和中国的传播特征。Chaillon还在研究在圣地亚哥引入的时间和多样性,以及从加州向其他国内和国际地点传播的可能性。

“这些生物信息分析需要计算,因此获得高性能计算机资源至关重要,”SDSC的生物学研究员、CIPRES的首席研究员马克·米勒(Mark Miller)说。“这些研究应该帮助我们了解病毒是如何在人群中传播的,以及它是如何随时间变化的——这对了解当前的大流行和管理未来的疫情都非常有帮助。”

另一个科学门户使用彗星用于COVID-19研究的I-TASSER网关是自动可靠的蛋白质结构和功能预测的在线服务器。密歇根大学计算医学和生物信息学教授张杨(音)和他的研究小组一直在进行COVID-19的研究工作彗星并且已经发表了一篇论文《蛋白质组这个存储库包含SARS-CoV-2全基因组蛋白质结构和功能模型,并向社区免费提供。截至4月初,《纽约时报》等2.6万多名用户访问并下载了模型。在系统地重新分析了SARS-CoV-2基因组的基因组序列和蛋白质结构后,研究人员得出结论,在冠状病毒从蝙蝠向人类转移的过程中,应该是穿山甲,而不是之前认为的蛇。”彗星不仅为我们提供了创建SARS-CoV-2模型的机会,”张说。“它还为我们开发I-TASSER网关背后的先进算法和技术提供了关键平台和资源,而I-TASSER网关是系统的核心。”

使用SDSC的校园计算集群

参与COVID-19研究的科学家和学生还可以获得Triton共享计算集群(TSCC)由SDSC代表加州大学圣地亚哥分校运营。自2013年推出以来,TSCC已经增长到UC SAN Diego的30多个参与的实验室/团体,其中300个研究员拥有的计算节点,以及通过支付您的付费充电模型,为校园内的任何人提供额外的75个常见节点。TSCC也适用于加州大学其他校区、其他教育机构和行业的研究人员。

加州大学圣地亚哥分校的助理教授、微生物学家Rachel Dutton对细菌遗传学很感兴趣,她说:“我现在在我的病毒基因组学(bim170)本科课程中使用TSCC。”“学生们将用它来分析一些SARS-CoV-2基因组。”

在行业方面,由加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)和其他当地机构的研究人员成立的Allele Biotech公司正在使用TSCC帮助开发基于生物信息学的SARS-CoV-2多弹头疫苗和细胞因子风暴治疗的另一个平台,这两者都使用SDSC分析的储存的人类干细胞。

SDSC研究人员牵头的其他COVID-19研究计划包括:

  • 利用数据科学和人工智能的早期预警系统:这个SDSC计划的目标是开发相当于天气图对病毒的传播和严重程度的基础上创建算法通过症状疾病预测和早期预警报表工具和交互式可视化地图更好的分析和可视化COVID-19在南加州。该项目由SDSC领导数据科学卓越中心的工作流程与加州大学圣地亚哥分校的气溶胶对环境化学影响中心(CAICE)、微生物组创新中心(CMI)和Halıcıoğlu数据科学研究所合作。这个系统是基于word发起的另一个项目WIFIRE实验室它被消防员和急救人员用来更好地监测、预测和缓解野火。“加州大学圣地亚哥分校的报告你的症状及其在太平洋研究平台上的相关合作分析中心(PI:SDSC的首席数据科学官、词汇中心主任、WIFIRE实验室首席研究员Ilkay Altintas说。
  • 将fda批准的药物重新用作潜在的COVID-19蛋白酶抑制剂:SDSC研究人员Valentina Kouznetsova和Igor Tsigelny最近提交了一篇论文准备发表,他们建立了药效基因模型,并对fda批准的药物的构像数据库进行了数据挖掘,确定了64种化合物可能是COVID-19蛋白酶的抑制剂。这些化合物的构象进行了三维指纹相似聚类。研究人员还将这些药物可能的构象物与蛋白酶结合袋进行对接,然后对随机化合物进行同样的对接。在选定的化合物中,有两种艾滋病毒蛋白酶抑制剂和两种丙型肝炎蛋白酶抑制剂,以及已经在COVID-19检测中显示出阳性结果的三种药物。SDSC高中学生David Huang参与了SDSC的REHS项目,进行了计算对接。

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