اخبار

Summit (أقوى حاسوب في العالم) يدخل التحدي لمواجهة كورونا

فايروس Corona أو كما يسمى علميا COVID-19  (كورونا) هو فايروس بدأ بالانتشار في معظم دول العالم ، و يتسابق العلماء للعثور على الأدوية التي يمكن أن تساعد المرضى على الشفاء و ذلك في ظل الانتشار السريع للفايروس الذي أصبح وباءا يهدد البشرية. يمكن أن يسبب العامل الممرض الذي لم يسبق له مثيل أعراض تنفسية حادة ، بما في ذلك صعوبة في التنفس وألم في الصدر.

للمساعدة في البحث ، قام العلماء بتجنيد أقوى حاسوب عملاق في العالم ، الحاسوب الخارق الذي بنته شركة IBM يحتل مساحة ملعبين للتنس في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية في تينيسي (و الذي يعرف باسم (SUMMIT ، يمكن لهذا الحاسوب إجراء 200 كوادريليون من العمليات الحسابية كل ثانية – ما يقارب من مليون مرة من قوة الحوسبة مقارنة بالكمبيوتر المحمول العادي.

  Oak Ridge National Lab
 Oak Ridge National Lab

استخدمه الباحثون لفحص مكتبة تحتوي على 8000 مركب دوائي معروف للعثور على تلك التي من المرجح أن تكون فعالة ضد فيروس كورونا. تضمنت المركبات مواد كيميائية وأدوية عشبية ومنتجات طبيعية إما تمت دراستها من قبل البشر أو تم بالفعل اعتمادها كعقاقير والأهم من ذلك أنها تعتبر بالفعل آمنة للبشر. قام SUMMIT بتخزين مجموعة البيانات بقائمة قصيرة في يومين فقط. باستخدام أجهزة الكمبيوتر العادية ، كانت العملية ستستغرق شهورا.

إقرأ أيضا : Sony تكشف النقاب عن مواصفات PS5

يقول جيريمي سميث ، عالم الفيزياء الحيوية الجزيئية في جامعة تينيسي الذي أجرى المحاكاة ، لـ OneZero: “المنطق هو أنه إذا كان أي من هذه المركبات يعمل ، يجب أن يكون أسرع بكثير من عملية تطوير الدواء النموذجية للحصول على الموافقة والاستخدام على نطاق واسع”. نشر هو وزميله النتائج التي توصلوا إليها إلى خادم الطباعة الأولية ChemRxiv في فبراير ويقومون بتحديث الورقة أثناء إجراء المزيد من الحسابات.

إذا كان أي من المركبات يعمل على الحيوانات ، فيمكن للعلماء تخطي تجربة السلامة الأولية عند الأشخاص والذهاب مباشرة إلى اختبار الأدوية لفعاليتها في المرضى.

COVID-19
COVID-19

إن تطوير الأدوية عملية طويلة سيئة السمعة، قد يستغرق الأمر 10 سنوات حتى يصل دواء جديد إلى السوق من وقت اكتشافه ، ويفشل الكثير منها لأنها ليست آمنة أو أنها ليست فعالة. هذا هو السبب في أن أجهزة الكمبيوتر العملاقة مثل SUMMIT مفيدة بشكل خاص خلال تفشي عالمي لمرض معدي ليس له علاجات معروفة.

لإجراء المحاكاة ، استخدم سميث جينوم الفيروس ، الذي نشره باحثون صينيون على الويب في يناير. وكشفت البيانات أن الفيروس ، المعروف الآن باسم السارس- CoV-2 ، كان مشابها لفيروس التاجي الذي يسبب متلازمة الجهاز التنفسي الحادة  ، أو السارس ، ويصيب الجسم بطريقة مماثلة. وبهذه المعرفة ، قاموا ببرمجة SUMMIT للبحث عن نوع محدد للغاية من المركبات الدوائية.

تحصل الفيروسات التاجية على اسمها من البروتينات الشبيهة بالتاج على سطحها ، مما يسمح للفيروس بالارتباط بالخلايا البشرية وإصابتها. استخدم الباحثون SUMMIT لتحديد الأدوية القادرة على الارتباط بهذه المسامير البروتينية من أجل إحباط قدرة الفيروس على الدخول إلى خلايا الجسم.

قال سميث :

“لا أعرف ما إذا كان أي منهم سيعمل. ربما لن تعمل أي مركبات في قاعدة البيانات ، أو ربما ستعمل عدة مركبات.”

تعقيد العملية هو حقيقة أن هذه المسامير تقوم باستمرار بالكثير من الحركات الصغيرة. يجب على الباحثين معرفة كيفية نمذجة هذه الحركات للمساعدة في العثور على الأدوية التي يمكن أن تعمل ضدها. يقول ديفيد توريك ، نائب رئيس أنظمة exascale لشركة IBM ، لـ OneZero: “إنها مشكلة رياضية معقدة”. (تشير حوسبة Exascale إلى القدرة على إجراء مليار مليار عملية حسابية في الثانية).

يمكن للحاسوب الخارق القيام بذلك بسرعة كبيرة باستخدام خوارزميات التعلم الآلي. باستخدام 4608 عقدة ( قوة الحوسبة المكافئة لنفس العدد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة ) فإنه يأخذ المشكلة ، ويقطعها إلى أجزاء ، ويعينها إلى جميع العقد الفردية أو أجهزة الكمبيوتر ، ثم يجمع كل هذه القطع معا لإعادة تكوين الحل للمشكلة. إنها تشبه خلية النحل ، حيث تعمل مئة طائرة بدون طيار مختلفة معا لتحقيق هدف مشترك ، ولكن لكل منها مهمتها الخاصة. تسمح هذه القدرة للباحثين بأداء مهام معقدة بشكل لا يصدق مثل اكتشاف الأدوية.

COVID-19
COVID-19

لا تعني النتائج أن الفريق قد وجد علاجا لـ SARS-CoV-2. لا تزال المركبات الـ 77 التي حددوها بحاجة للاختبار في الحيوانات والخلايا البشرية في المختبر. بدأ علماء الفيروسات في مركز جامعة تينيسي الصحي التجارب ، ولكن تحديد ما إذا كانت أي من المركبات فعالة ضد فيروس كورونا قد يستغرق شهورا. قد لا يكون هذا قريبا بما يكفي لمساعدة المرضى في الوقت الحالي ، ولكن الدواء الفعال سيكون مفيدا إذا استمر انتشار الفيروس خلال العام المقبل أو أصبح الفيروس مستوطنا ، مما يعني أنه يصبح مرضا يحدث بشكل منتظم مثل الأنفلونزا.

في التفشي المستقبلي لأمراض جديدة وغير قابلة للعلاج ، يعتقد سميث أن هذه الأنواع من محاكاة اكتشاف الأدوية يمكن تنسيقها باستخدام 500 أو أكثر من أجهزة الكمبيوتر الخارقة حول العالم حتى يتمكن العلماء من البدء في اختبار الأدوية. يقول: “يمكن أن يكون لدينا الأدوات العلمية جاهزة للذهاب حتى نتمكن من الرد بالعلم الصحيح في أسرع وقت ممكن”.

الوسوم

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق