Waltzing the virus: Studi tentang reproduksi COVID-19 menghasilkan nominasi Hadiah Khusus peneliti Argonne, Gordon Bell
Uncategorized

Waltzing the virus: Studi tentang reproduksi COVID-19 menghasilkan nominasi Hadiah Khusus peneliti Argonne, Gordon Bell

Ilmuwan Argonne bagian dari tim yang dinominasikan untuk hadiah superkomputer.

Untuk menemukan senjata untuk melawan virus corona, para ilmuwan menggunakan superkomputer tercepat di negara itu untuk mengintip ke dalam seluk-beluk bagaimana virus mereproduksi dirinya sendiri.

Anggap saja seperti jam tangan Swiss, dengan enzim dan mesin nano yang terorganisir dengan tepat yang bersatu seperti roda gigi kecil untuk melakukan fungsi ini,” kata Arvind Ramanathan, ilmuwan komputasi di Departemen Energi AS (KELINCI BETINA) Argonne National Laboratory dan penulis utama studi tersebut. kamiJika kami dapat menemukan cara untuk memblokir atau menghentikan proses penyalinan, kami dapat menemukan obat baru untuk menyerang virus. Tapi pertama-tama kita harus lebih memahaminya.”

Studi ini membuat tim multi-lembaga menjadi nominasi finalis untuk Association of Computing Machinery (DHW) Hadiah Spesial Gordon Bell untuk Komputasi Kinerja Tinggi–Berbasis COVID-19 Riset. Hadiah akan dipresentasikan pada tahun ini SC21 konferensi, November 1419.

Waltzing the virus: Studi tentang reproduksi COVID-19 menghasilkan nominasi Hadiah Khusus peneliti Argonne, Gordon Bell

Dengan memasangkan cryo-election microscopy dengan komputasi kinerja tinggi, para peneliti Argonne bisa mendapatkan gambaran rinci tentang virus SARS-CoV-2. (Gambar oleh Argonne National Laboratory/University of Illinois di Urbana-Champaign)

Virus corona menggunakan proses terkoordinasi tepat yang dikenal sebagai kompleks replikasi-transkripsi untuk bereproduksi dengan kecepatan tinggi ketika menyerang sel inang. Proses ini pada dasarnya mentranskripsi asam ribonukleat, atau RNA, yang berisi kode genetik untuk virus, mengemasnya RNA dan memompa keluar fotokopi dirinya untuk membanjiri sel inang.

Ini adalah sistem kira-kira 2 juta atom, dan tidak ada cara tunggal untuk melihat bagian dalam dengan sangat baik,” kata Ramanathan. kamiSejumlah ilmuwan telah melakukan pekerjaan luar biasa untuk memahami beberapa bagian individu ini, tetapi tidak ada yang melihat kompleks ini dari pandangan yang lebih luas untuk mencoba memahami bagaimana mereka semua bekerja bersama.”

Tim menggunakan data dari mikroskop cryo-elektron, sebuah teknik yang membekukan molekul dan menumbuknya dengan elektron untuk membuat 3D gambar, untuk melihat lebih dekat pada mesin molekuler. Tetapi gambar statis saja tidak akan cukup untuk menangkap cara kerja proses penyalinan.

Sangat penting untuk dapat melihat interaksi antara protein nonstruktural (yang sebagian besar merupakan enzim) saat mereka memproses virus. RNA satu pangkalan pada satu waktu, ”kata Ramanathan. kamiMolekul-molekul bergerak dalam pola yang rumit, seperti waltz. Kami perlu melihat waltz itu dan mesin-mesinnya bergerak untuk memahami bagaimana merekatkan jam tangan Swiss ini.”

Tim menggunakan kecerdasan buatan hierarkis (KEPADANYA) kerangka kerja yang berjalan di Balsam, mesin alur kerja terdistribusi di empat sistem superkomputer teratas nasional — Summit, Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge (OLCF) 200-komputer unggulan petaflop; Theta, Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Argonne (ALCF) 15.6-sistem petaflop; Perlmutter, Pusat Komputasi Ilmiah Riset Energi Nasional (NERSC‘S) 64.6-sistem petaflop; dan Longhorn, subsistem dari Texas Advanced Computing Center’s 23.5-petaflop Frontera system — untuk mensimulasikan proses.

Dengan akses ke ALCF KEPADANYA Testbed, tim menggunakan mesin skala wafer Cerebras untuk melatih model pembelajaran mendalam yang digabungkan dengan berbagai sistem superkomputer. Alur kerja dibangun di atas strategi yang digunakan oleh Ramanathan dan Rommie Amaro, seorang profesor dan ketua ahli kimia dan biokimia di University of California San Diego, untuk mensimulasikan perilaku protein lonjakan virus, sebuah studi yang memenangkan Penghargaan Khusus Gordon Bell tahun lalu. untuk COVID-19 riset.

Dengan mengoordinasikan pekerjaan ini di seluruh situs ini, kami dapat menggunakan semua kekuatan komputasi canggih terbaik untuk melakukan simulasi ini, ”kata Ramanathan. kamiSemuanya harus bersatu di tempat yang tepat dengan cara yang benar, seperti jalur perakitan. Simulasi ini membantu mengisi kekosongan yang tidak dapat ditangkap oleh mikroskop cryo-elektron dan merekonstruksi gerakan yang tidak dapat kami pahami untuk mencapai interpretasi yang bermakna secara biofisik.”

Tim akan membagikan hasil studi mereka di SC21 pertemuan.

Dalam studi kedua yang juga dinominasikan untuk Penghargaan Gordon Bell, Ramanathan bekerja sama dengan peneliti lain untuk mempelajari partikel virus aerosol. Tim Argonne berkontribusi pada pengembangan dan integrasi sebuah novel KEPADANYA teknik yang disebut autoencoder yang mendukung analisis konformasi anharmonik (ANCA-AE). Teknik ini menganalisis volume besar data yang dihasilkan dari simulasi kolektif sistem virion dan Delta-spike.

Penelitian ini didukung oleh Exascale Computing Project, sebuah upaya kolaboratif dari KELINCI BETINA Kantor Ilmu Pengetahuan dan Administrasi Keamanan Nuklir Nasional; NS COVID-19 HPC Konsorsium; dan KELINCI BETINA Laboratorium Bioteknologi Virtual Nasional, dengan dana yang disediakan oleh Coronavirus KEKUATIRAN UU, dan KELINCI BETINA Program Riset Komputasi Ilmiah Tingkat Lanjut dari Office of Science. Dukungan diatur di bawah Co-Design for Artificial Intelligence and Computing at Scale untuk proyek Kumpulan Data yang Sangat Besar dan Kompleks.

NS OLCF, ALCF dan NERSC adalah KELINCI BETINA Fasilitas pengguna Office of Science.

Publikasi Terkait: Anda Trifan, Defne Gorgun, Zongyi Li, Alexander Brace, Maxim Zvyagin, Heng Ma, Austin Clyde, David Clark, Michael Salim, David J. Hardy, Tom Burnley, Lei Huang, John McCalpin, Murali Emani, Hyeseung Yoo, Jungyi Yin, Aristeidis Tsaris, Vishal Subbiah, Tanveer Raza, Jessica Liu, Noah Trebesch, Geoffrey Wells, Venkatesh Mysore, Thomas Gibbs, James Phillips, S. Chakra Chennubhotla, Ian Foster, Rick Stevens, Anima Anandkumar, Venkatram Vishwanath, John E. Stone, Emad Tajkhorshid, Sarah A. Harris dan Arvind Ramanathan. kamiResolusi Cerdas: Mengintegrasikan Cryo-EM dengan Simulasi Multi-resolusi berbasis AI untuk Mengamati SARS-CoV-2 Mesin Replikasi-Transkripsi Sedang Beraksi.” Untuk tampil di Jurnal Internasional Aplikasi Komputasi Kinerja Tinggi, 2021.

UT-Batelle LLC mengelola Laboratorium Nasional Oak Ridge untuk KELINCI BETINAOffice of Science, pendukung tunggal terbesar penelitian dasar dalam ilmu fisika di Amerika Serikat. KELINCI BETINAOffice of Science bekerja untuk mengatasi beberapa tantangan paling mendesak di zaman kita. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi https://​ener​gy​.gov/​s​c​ience.

Sumber: ANL



Posted By : togel hongkon