| 1 |
1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. |
Технологии суперкомпьютерного кодизайна для решения ресурсоемких вычислительных задач биокатализа |
| Результаты этапа: Проект нацелен на исследование принципов выполнения суперкомпьютерного кодизайна (Co-Design) для разработки взаимосогласованного множества масштабируемых математических методов, проектных решений и информационных технологий, одновременно учитывающих особенности архитектуры суперкомпьютерных систем, свойства программно-аппаратной среды, технологии параллельного программирования, структуру алгоритмов и специфику исходных постановок для эффективного решения множества больших задач биоинформатики. За первый год выполнения проекта проведен анализ множества задач биоинформатики, описана структура решения двух ресурсоемких задач данной области. Первая задача - это конструирование выравниваний и биоинформатический анализ больших суперсемейств ферментов. Вторая задача направлена на изучение роли отдельных аминокислотных остатков в работе ферментов и итеративный выбор конкретных изменений в структуре белков, приводящих к целенаправленному улучшению функционального фенотипа. Проведен глубокий анализ одного из наиболее успешных современных проектов: суперкомпьютера ANTON-2, спроектированного полностью на принципах суперкомпьютерного кодизайна, и направленного на решение задач молекулярной динамики. Для каждой описанной задачи выделены основные этапы, определены их ключевые особенности и требования как с точки зрения вычислительной нагрузки, так и с точки зрения обработки больших массивов данных, описаны характерные параметры и их значения для актуальных постановок задач. Проанализированы требования, определяемые исходными постановками задач на ключевых этапах их решения; проведен сквозной анализ структуры выделенных задач с точки зрения технологий суперкомпьютерного кодизайна; на основе проведенного анализа предложена модель организации вычислительного процесса для решения выделенных задач данного класса, объединяющая возможности современных вычислительных платформ. |
| 2 |
1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. |
Технологии суперкомпьютерного кодизайна для решения ресурсоемких вычислительных задач биокатализа |
| Результаты этапа: - описаны структура, количественные и качественные характеристики и параметры вычислительно сложных задач биоинформатики, определены узкие места в структуре задач, требующих особого внимания при выполнении суперкомпьютерного кодизайна;
- описана последовательность этапов, потоков задач, информационных зависимостей, последовательности в принятии решений для каждой из рассматриваемых задач биоинформатики; определены взаимосвязи между этапами решения задач и архитектурой современных вычислительных систем;
- определена архитектура и действующие прототипы вычислительных платформ, спроектированных для решения задач (1) конструирования выравниваний и биоинформатического анализа больших суперсемейств ферментов и (2) изучения роли отдельных аминокислотных остатков в работе ферментов;
- разработаны технологии организации и выполнения серий масштабных вычислительных экспериментов на предложенных вычислительных платформах; проведены эксперименты с использованием реальных данных из Protein Data Base и/или других источников; выполнено профилирование времени выполнения и эффективности отдельных этапов вычислительного процесса для выделенных задач применительно к сегментам целевых вычислительных платформ.
|
| 3 |
1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. |
Технологии суперкомпьютерного кодизайна для решения ресурсоемких вычислительных задач биокатализа |
| Результаты этапа: Ожидаемые в конце 2015 г. научные результаты
К концу 2015 года будут получены следующие результаты.
- описание структуры, количественных и качественных характеристик и параметров вычислительно сложных задач биоинформатики, описание узких мест в структуре задач, требующих особого внимания при выполнении суперкомпьютерного кодизайна;
- описание последовательности этапов, потока задач, информационных зависимостей, последовательности в принятии решений для каждой из рассматриваемых задач биоинформатики; описание взаимосвязи между этапами решения задач и архитектурой современных вычислительных систем;
- архитектура и действующие прототипы вычислительных платформ, спроектированных для решения задач (1) конструирования выравниваний и биоинформатического анализа больших суперсемейств ферментов и (2) изучения роли отдельных аминокислотных остатков в работе ферментов;
- технологии организации и выполнения серий масштабных вычислительных экспериментов на предложенных вычислительных платформах; результаты проведения экспериментов с использованием реальных данных из Protein Data Base и/или других источников; профилирование времени выполнения и эффективности отдельных этапов вычислительного процесса для выделенных задач применительно к сегментам целевых вычислительных платформ.
|
