Como a tecnologia de GPU da Nvidia ajuda no combate ao coronavírus

Como a tecnologia de GPU da Nvidia ajuda no combate ao coronavírus

Alto poder de processamento da tecnologia de GPU pode ser usada para entender o novo coronavírus e ajudar no desenvolvimento de medicamentos.

Os esforços para combater a COVID-19, doença causada pelo coronavírus Sars-CoV-2, continuam de forma intensa. Recentemente, a Nvidia, fabricante de tecnologia de GPU (sigla em inglês para Graphics Processing Unit ou Unidade de Processamento Gráfico) para computadores pessoais, criou duas iniciativas para ajudar a comunidade científica envolvida em pesquisas sobre a pandemia.

A primeira é a utilização de GPU de computadores e notebooks gamers para o Folding@home. O projeto de computação distribuída (ou seja, o poder computacional de diversas máquinas interligadas a uma rede) realiza pesquisa de doenças e simula o dobramento de proteínas, o design computacional de medicamentos e outros tipos de dinâmica molecular.

Já a segunda é a disponibilização gratuita da plataforma Parabricks. Assim, qualquer pesquisador que trabalhe no sequenciamento do novo coronavírus e nos genomas de pessoas afetadas pelo COVID-19 pode utilizar a tecnologia por 90 dias.

As duas iniciativas têm um motivo: a análise de um genoma exige um esforço computacional intensivo. Portanto, cientistas precisam de um ambiente de computação de alto desempenho. Até porque, plataformas de sequenciamento podem gerar até 6 Terabytes (TB) de dados por dia.

Porém, com o uso da tecnologia de GPU, pesquisadores podem evitar os gargalos gerados, como tempo e custo, a partir de um grande volume de dados. Nos tópicos abaixo, o Mundo + Tech explica essas duas iniciativas de combate ao COVID-19.

A tecnologia de GPU no projeto Folding@home

O Folding@home é um projeto colaborativo focado na pesquisa de doenças. Criado em outubro de 2000, ele é gerenciado pela Faculdade de Medicina da Universidade de Washington (Estados Unidos).

O projeto utiliza PCs ociosos de diversas residências e escritórios. Essas máquinas são conectadas a uma rede internacional do Folding@home e realizam tarefas de computação maciças a partir do processamento distribuído da GPU.

Nessas últimas semanas, a Nvidia convocou seus jogadores a emprestar o poder gráfico de notebooks e PC gamers para combater o surto de COVID-19. A ideia é que esse esforço computacional ajude a simular proteínas potencialmente drogáveis (ou seja, que podem abrir caminho para o desenvolvimento de medicamentos) do Sars-CoV-2.

Como explica um blog do Folding@home, o uso de GPU vai ajudar a entender melhor como o coronavírus interage com a proteína ACE2, porta de entrada do Sars-CoV-2, para que os pesquisadores consigam impedir a contaminação pelo design de novas moléculas e drogas.

Essa não é a primeira iniciativa do Folding@home no desenvolvimento de terapias para doenças. O projeto conta com diversas iniciativas em encontrar soluções para o câncer (mama e rins) e doenças neurológicas (Alzheimer, Huntington e Parkinson) e infecciosas (Chagas).

Como a GPU vai ajudar no combate ao COVID-19?

A GPU é um chip gráfico que vai executar cálculos e rotinas para criar as imagens exibidas no monitor de um notebook ou desktop.

GPUs de notebooks e PC gamers possuem um alto poder gráfico e computacional, podendo lidar com um grande volume de cálculos matemáticos e geométricos. Isso permite o processamento de imagens 3D para a execução de jogos, exames médicos computadorizados, entre outros.

Com o Folding@home, jogadores podem baixar o aplicativo do projeto e utilizar a tecnologia de GPU ociosa das máquinas para elas realizarem o processamento necessário para a simulação as proteínas. Caso o gamer queira jogar, basta fechar o programa para recuperar a energia do chip.

Parabricks vai reduzir o tempo de sequenciamento

A Parabricks é uma startup sediada em Michigan (Estados Unidos) e foi adquirida pela Nvidia no início deste ano. Ela criou uma plataforma baseada em GPU para acelerar o processo de análise de genomas inteiros. Hoje é possível fazer o sequenciamento em menos de uma hora.

A plataforma da Parabricks é alimentada pelo Nvidia CUDA-X (coleção de bibliotecas, ferramentas e tecnologias que entregam alta performance) e executada em toda a plataforma de computação da Nvidia na nuvem.

Ao tornar a plataforma acessível à comunidade de pesquisa, a Nvidia quer reduzir drasticamente o tempo que um pesquisador trabalha no sequenciamento do Sars-CoV-2 e no genoma de pessoas que estão com COVID-19.

Segundo a Nvidia, os sistemas de análise de genoma devem gerar 20 Exabytes de dados até 2025. Esse volume de dados é mais do que o Twitter, o YouTube e a astronomia juntos. Ou seja, seriam necessárias todas as CPUs e mais de 200 dias para executar um sequenciamento dessa quantidade de dados.

Pesquisadores com acesso às GPUs da Nvidia podem preencher um formulário (em inglês) para solicitar acesso ao Parabricks. A plataforma está disponível na Nvidia GPU Cloud (NGC), registro de container que fornece pacotes de softwares otimizados para GPU, e em dispositivos com chips da fabricante.

Principais destaques desta matéria

  • Alto poder de processamento da tecnologia de GPU é usado no combate ao novo coronavírus.
  • Nvidia criou duas iniciativas para ajudar comunidade científica a desenvolver medicamento contra a COVID-19.
  • Uma é a utilização de GPU de notebooks e PC gamers para entender como o vírus infecta uma pessoa.
  • A segunda disponibiliza uma plataforma para cientistas analisarem o sequenciamento do genoma do vírus e de uma pessoa doente.

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