Intel и Московский физико-технический институт (МФТИ) подвели итоги трехлетней работы лаборатории суперкомпьютерных технологий для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур I-SCALARE (Intel Super Computer Applications Laboratory for Advanced Research), созданной в МФТИ на средства гранта Министерства образования и науки РФ. Для проведения исследований используется суперкомпьютер на базе процессоров Intel Xeon E5-2690, разработанный и установленный специалистами группы компаний «РСК». Этот вычислительный кластер построен из стандартных узлов, а основу инженерной архитектуры «РСК Торнадо» составляет двухконтурная система жидкостного охлаждения: тепло, выделяемое мощными процессорами, отводится с помощью металлических пластин специальной конструкции и циркулирующей в стойках дистиллированной воды. Такое решение позволило добиться высоких показателей энергоэффективности (PUE менее 1,2) и снизить эксплуатационные расходы.
Пиковая производительность суперкомпьютера составляет 83,14 Тфлопс при занимаемой площади менее 4 м2. Кластер состоит из двух вычислительных стоек, содержащих 224 вычислительных узла на базе серверных плат Intel S2600JF (всего 448 процессоров, 3584 ядра, память 14,3 Тбайт). Коммуникационная сеть построена на базе интерфейса Infiniband QDR. В качестве СХД используются накопители SSD.
Разработчики уже трижды модернизировали кластер, причем на каждом этапе архитектура будущей вычислительной системы моделировалась на том же суперкомпьютере, что позволяло оптимизировать конфигурацию аппаратной платформы и ПО молекулярной динамики, выбрать наилучшую топологию интерконнекта в многоузловой системе, прогнозировать быстродействие пользовательских приложений, выявить ограничения производительности будущих систем и моделировать применение аппаратных ускорителей. Для моделирования систем, производительность которых в 10 раз превышает мощность установленного кластера, используются инструментарий Wind River Simics, Intel VTune Amplifier, а также технологии, разработанные собственными силами.
Основным направлением деятельности лаборатории является разработка проблемно-ориентированных вычислительных архитектур для задач биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур. Решаемые задачи — моделирование вирусов, клеточных мембран, а также взаимодействия белков и внешних полей с клеточными мембранами — требуют новых подходов к архитектуре кластеров.
Одна из задач биомедицины — моделирование оболочки флавивирусов (возбудителей клещевого энцефалита, лихорадок денге и Западного Нила) и перестройки белка при проникновении вируса в клетку для создания блокирующих молекул. С помощью кластера изучен механизм ингибирования и идентифицированы потенциальные ингибиторы слияния. Исследование молекулярной динамики NMDA-рецепторов помогает в поиске потенциальных средств против развития болезни Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных возрастных заболеваний. Благодаря возможностям кластера изучен механизм действия модуляторов рецепторов, разработана процедура направленного поиска нейропротекторов, предложены перспективные вещества для биологических испытаний. Эти работы ведутся совместно с медиками профильных НИИ.