Folding@Homeのエクサスケール・コンピューティングパワーがCovidの秘密を解き明かした

世界的な大流行となっている新型コロナのパンデミックでは、何百万の人々が人々を助けるために駆けつけましたが、個々の貢献はさまざまな形で行われました。私たちの中には、自分にできることをして、余ったコンピューティングサイクルを分散コンピューティングに寄付した人もいました。残念ながら、その成果は表立って明らかになることはありませんが、『Nature Chemistry』誌は、誰もが自分のシステムの計算能力を貸すことができる分散型スーパーコンピュータ「Folding@Home」によって、研究者たちがCOVID-19パンデミックを引き起こしたSARS-CoV-2ウイルスのプロテオームをシミュレートすることができたことを明らかにしました。

Folding@Homeは、がんやアルツハイマー病など、折りたたまれていないタンパク質によって引き起こされる様々な問題を理解するために、一般の人がタンパク質の折り畳みシミュレーションを支援することを目的として2000年に導入されました。つまり、何十年も前から存在していたのですが、パンデミックが始まってから爆発的に普及しました。

COVID-19が世界に進出してからわずか3カ月で、プロジェクトのアクティブなデバイスの数は3万台から100万台に増えました。その計算能力は、2020年3月にスーパーコンピュータの上位7社の計算能力を超え、その数日後にはexaFLOPの壁を突破しました。2020年4月には上位500台のスパコンの合計を上回る性能を発揮したのです。

その頃には、誰も「Folding@Home」のパワーを否定できなくなっていました。問題は、世界初のエクサスケール・スパコンがどのように使われるかということでした。しかし、RTX 3090でオリジナルのDoomをプレイするように、そのパワーが効果的に使われているかどうか疑問に思うこともあります。その答えがここにあります。

"Nature Chemistry誌に掲載された論文によると、研究者らは「このリソースを利用して、SARS-CoV-2に関連する20数種類のタンパク質および複合体の構造アンサンブルの定量的なマップを、それぞれのシステムについて生成されたミリ秒単位のシミュレーションデータから構築しました」とNature Chemistry誌の記事で述べました。「私たちは、合わせて0.1秒のシミュレーションを行いました。」

視点を変えてみましょう。SARS-CoV-2のシミュレーションには、推定480万個のCPUコアと28万個のGPUが1.01エクサフロップスの計算能力を提供し、そのプロテオームの10分の1秒をシミュレートすることができました。この0.1秒のシミュレーションに、他のプラットフォームではどれほどの時間がかかったかを想像してみてください。

このコンマ1秒が、SARS-CoV-2への対策に大きな違いをもたらす可能性もあります。研究者たちは、「50以上の "暗号 "ポケット」が明らかになったことで、「抗ウイルス剤を設計する際のターゲットの選択肢が広がり」、「すぐにできる治療的介入」の発見にも役立つと述べました。

Folding@Homeの能力向上は、COVID-19パンデミック以外にも影響を及ぼします。"研究者らは、「今回の研究は、健康と病気の迅速な理解を可能にするために、この計算能力が非常に有用であることを示すものです」と述べました。

「この研究を可能にした市民科学者の継続的な支援により、癌、神経変性疾患、抗生物質耐性など、他の世界的な健康危機にも大きな影響を与える機会が得られます」と付け加えました。

F@Hをはじめとする分散型コンピューティングネットワークへの貢献は、治療法を見つけるような直接的なブレークスルーのように明確な結果をもたらすとは限りませんが、小さなピースがすべて最終的な目標に向かって積み重なっていくような、非常に大きな影響力を持っています。