تساعد UC Davis في أمان الأدوية باستخدام Oracle Cloud HPC
يدير باحثو جامعة UC Davis الديناميات الجزيئية ونماذج التعلم الآلي أسرع بمقدار مرتين عن قبل باستخدام الحوسبة عالية الأداء من Oracle.
“نحن نستخدم منصة Oracle للحوسبة العالية الأداء (HPC) لمساعدتنا في إجراء تحقيقات في الدقة الذرية لوظائف القنوات الأيونية وتفاعلات أدوية القناة الأيونية، ونحن قادرون أيضًا على التنبؤ بشكل أدق بسلامة وفعالية العقاقير قبل السريرية.”
تحديات الأعمال
على مدى عقود، عمل باحثون في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا مع صانعي الأدوية والجهات التنظيمية لمساعدتهم على تأمين أدوية جديدة إلى السوق بسرعة، والحد من المخاطر المحتملة.
تعد صحة القلب الناجمة عن المخدرات واحدة من أهم المخاطر، والمعروفة باسم سمية القلب. من خلال التعاون، بدأ باحثو جامعة كاليفورنيا، إيغور فوروبيوف وكولين كلانسي في تحدي نموذج الصناعة الطبية القياسي الثنائي الأبعاد لاختبار الأدوية للعثور على المزيد من خيارات آمنة للقلب.
من خلال تشغيل الديناميات الجزيئية ونماذج التعلم الآلي على Oracle Cloud Infrastructure (OCI)، يمكن لفريق أبحاث جامعة كايفورنيا تقييم عوامل مخاطر العقاقير بسرعة أكبر من خلال تحليل علم وظائف الأعضاء الكاملة للشخص، بما في ذلك جزيئات البروتين والخلايا، والأنسجة، والأعضاء، والجنس، وأي حالات قلبية موجودة مسبقًا.
تساعدنا منصة HPC الخاصة بـ OCI على تشغيل 50 عملية محاكاة مختلفة في وقت واحد، مما يسمح لنا باختبار جميع أنواع الشروط والتأكد من أن أبحاثنا لا تقتصر على سرعة عمليات المحاكاة لدينا.
سبب اختيار جامعة UC Davis لشركة Oracle
احتاج باحثو جامعة كاليفرنيا دافيس، إيغور فوروبيوف وكولين كلانسي، إلى قوة حوسبية أهم من قدرة الباحثين على الوصول من مجموعات الخوادم المحلية في الجامعة وغيرها من موارد الحوسبة.
انتقلوا إلى Oracle for Research، والتي دعمت فوروبيوف كلانسي وفريقه بمنحة Oracle for Research لمدة عام واحد، مما يوفر الوصول المجاني إلى Oracle Cloud وتقديم المشورة والتعاون التقنيين. يمكن لفريق أبحاث جامعة كاليفورنيا دافيس الآن تشغيل عمليات محاكاة ديناميكية جزيئية متعددة اللغات، بما في ذلك 500 مليون حساب للطاقة والقوة على أكثر من 10000 ذرة مختلفة باستخدام الحوسبة عالية الأداء (HPC) على Oracle Cloud Infrastructure.
النتائج
تساعد الحوسبة العالية الأداء من Oracle الباحثين في جامعة كاليفورنيا على تحليل المزيد من المتغيرات على نطاق أكبر، مما يمكنهم عند إجراء عمليات المحاكاة باستخدام موارد الجامعة المحلية.
من خلال توفير المئات من مراكز الحوسبة وNvidia Tesla P100 و V100 لوحدات معالجة الرسومات على OCI ، يمكن لباحثين جامعة كاليفورنيا تسريع دوران بيئات اختبار المخدرات الخاصة بهم من حيث الحجم والشكل المطلوبين، من دون تكلفة شراء وصيانة مزيج متغير من الأجهزة.
ومع البنية الموزّعة من Oracle Cloud Infrastructure، أصبح من الأسهل الآن التعامل مع مهام متعددة في وقت واحد.
باستخدام HPC على OCI ، يمكن للباحثين الآن تشغيل محاكاة الديناميات الجزيئية الدقيقة للثانية من هياكل الاستبانة الذرية لاختبار الأدوية لسمية القلب، ثم ربط هذه النماذج "التقليدية" بالمحاكاة الطويلة للملّي ثانية والثانية للنماذج "الوظيفية" ، بما في ذلك القنوات، والخلايا، والأنسجة.
ولتحسين مستوى الأداء مع ربط نماذج النطاق الجزيئي والوظيفي هذه، شغّل باحثو جامعة كاليفورنيا عمليات المحاكاة الخاصة بهم على مثيل الحوسبة من دون أنظمة تشغيل OCI، باستخدام وحدات المعالجة المركزية Xeon من Intel Xeon سعة 12 جهازًا.
مع بيئة افتراضية مثبتة مسبقًا على OCI Data Science ، والتي تحتوي على بيئة تطوير متكاملة من Jupyter Notebook وجميع لغات برمجة Python ومكتبات التعلم الآلي، بما في ذلك PyTorch و NumPy و Pandas و scikit-learn ، يمكن للباحثين أيضًا إكمال عمليات محاكاة التعلم الآلي في حوالي 700 ثانية، وهي ضعف سرعة تشغيلها محليًا.
في حين ركز الباحثون عملهم على تحديد سمية القلب الناتجة عن المخدرات، يعتقدون أنه من خلال تشغيل نماذجهم على OCI HPC و OCI Data Science ، يتمتعون الآن بقوة الحوسبة ونطاقها لمساعدة صانعي الأدوية والأطباء على معالجة جميع أنواع الأمراض، من السرطان إلى الاضطرابات الأيضية والالتهاب.
منذ أن بدأت الجامعة في إدارة دينامياتها الجزيئية ونماذج التعلم الآلي على OCI HPC و OCI Data Science، أصبحت نماذجها قابلة للتكرار بسهولة، والتطبيق على نطاق أوسع، والترجمة إلى مختلف الأعمار، سواء أكانوا ذكور أم إناث أم من فئة الأنواع الحيوانية.