L’agence nationale du calcul intensif GENCI indique ainsi que plus de 20 projets scientifiques liés au COVID-19 bénéficient aujourd’hui de la puissance de calcul des trois supercalculateurs nationaux, dont font partie Joliot-Curie et Occigen (avec la machine Jean Zay à l’IDRIS), et ce, après seulement quelques semaines d’ouvertures des machines en mode “urgent computing”, grâce surtout au support technique des équipes locales des trois centres concernés.
Joliot-Curie au Très Grand Centre de Calcul du CEA
Joliot-Curie, avec ses 22 pétaflop/s, est le supercalculateur le plus puissant en France dédié à la recherche académique et industrielle ouverte. Dans le cadre de l’infrastructure PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe), les scientifiques européens ont recours au supercalculateur Joliot-Curie pour mettre en œuvre à ce jour trois projets COVID-19 à grande échelle dans le cadre de l’appel Fast Track COVID-19 de PRACE.
Ainsi, le premier projet simule les protéines fonctionnelles du virus SARS-CoV-2, constituées de millions d’atomes, pour comprendre les mécanismes de l’infection virale afin de développer une approche thérapeutique.
Un second projet utilise le criblage informatique, une technique bien connue utilisée dans la création de médicaments, pour identifier et améliorer les inhibiteurs de protéines virales, notamment des molécules capables de bloquer le SARS-CoV-2. Ce projet pourrait aider au développement d'un traitement qui ralentirait l'épidémie de COVID-19.
Enfin, un troisième projet combine l'étude de l'effet des médicaments antipaludiques sur divers types de rythme cardiaque humain en tenant compte d'une variété de comorbidités qui peuvent être présentes dans la population infectée. Il utilise en parallèle la dynamique des fluides computationnelle (CFD) pour mieux comprendre le complexe hémodynamique associée au syndrome Nord-Sud.
En complément de ces projets Fast Track COVID-19 de PRACE, des équipes de chercheurs réalisent des simulations préparatoires sur des allocations nationales prioritaires des capacités de calcul du supercalculateur Joliot-Curie. A titre d'exemple les travaux de chercheurs de l’Institut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) et de l’Institut Joliot du CEA qui travaillent sur la recherche d'inhibiteurs au COVID-19. La protéine SPIKE permet au virus de pénétrer dans la membrane de la cellule. Grâce à la simulation de la structure électronique de la protéine et de l'inhibiteur associé, il est ainsi possible de fournir des informations précises sur la force de l’inhibition mais aussi des informations structurelles pour identifier les acides aminés concernés et leurs polarités associées. Ces premiers travaux ont permis de valider l'approche et ainsi de déposer un projet de 15 millions d'heures dans le cadre de PRACE pour étudier les facteurs microscopiques et thermodynamiques favorisant ou non l'interaction entre la principale protéase SARS-CoV-2 et de nouveaux inhibiteurs prometteurs. L'objectif est de construire à terme un outil ab initio in silico permettant d'estimer avec précision les propriétés d'interaction des protéines interagissant avec tout type de familles de ligands.
Occigen au CINES
Parmi les projets COVID-19 qui utilisent la machine Occigen, les chercheurs effectuent des simulations pour étudier plus en détail les enzymes hélicases SARS-CoV-2, afin de mieux comprendre la constitution génétique du virus. Un autre projet, s’appuyant sur des méthodes de criblage informatique, teste virtuellement plus d'un 1.5 milliard de molécules dont mille seront synthétisées et testées en laboratoire pour leur capacité à inhiber le SARS-CoV-2.
Le supercalculateur Occigen @Cines
L'ampleur de ces tests virtuels est sans précédent et n'est rendue possible que grâce à la puissance de calcul du supercalculateur Occigen, utilisant actuellement 40 000 cœurs par jour, soit environ la moitié de la capacité globale d’Occigen constituée de 86 000 cœurs pour une puissance crête de 3,5 pétaflop/s. Une équipe dédiée d’ingénieurs support en HPC est mobilisée sur ces deux projets pour accompagner au mieux les chercheurs.
Stephane Requena, Directeur Technique et innovation de GENCI, a déclaré : « Avec les 3 centres de calcul nationaux, nous sommes fiers de mettre à disposition des chercheurs nos puissantes capacités de calcul haute performance et d'Intelligence Artificielle pour contribuer à la lutte contre le COVID-19. Nous espérons que les résultats obtenus par la vingtaine de projets calculant sur nos systèmes aideront les chercheurs et les scientifiques à mieux comprendre le virus et, à terme, les aideront à développer un traitement pour arrêter cette pandémie. »
Pierre Barnabé, Chef du secteur public et de la défense et chef du Big Data et de la cybersécurité, Atos, a ajouté : « Nous sommes honorés de soutenir ces chercheurs et scientifiques dans leur travail de lutte contre le COVID-19. En utilisant la capacité de nos supercalculateurs BullSequana, qui fonctionnent des milliers de fois plus rapidement que les ordinateurs standard, nous leur permettons de gagner un temps précieux et de trouver un remède à cette pandémie. »
Christine Ménaché, responsable du Très Grand Centre de Calcul au CEA et Boris Dintrans, Directeur du CINES précisent : « Toutes les équipes support du TGCC et du CINES se sont mobilisées dans une démarche forte de solidarité pour répondre aux attentes de l’ensemble des utilisateurs et en particuliers de ces projets scientifiques en lien avec le Covid19 ».
Les supercalculateurs disposent de dizaines de milliers de processeurs qui travaillent ensemble pour effectuer des calculs massifs, traiter et analyser de grandes quantités de données à l'aide d'algorithmes d'Intelligence Artificielle. L’ensemble des supercalculateurs de GENCI, tous combinés, représente aujourd'hui plus de 41 petaflop/s de capacité de calcul et 100 pétaoctets de stockage de données massives.