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GPU-Supercomputer ermöglicht chinesischen Forschern weltweit erste Simulation des kompletten H1N1-Virus

 
 

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Santa Clara, Kalifornien, 10. November 2011 - Chinesische Wissenschaftler haben einen entscheidenden Durchbruch bei der Influenza-Bekämpfung durch Verwendung von NVIDIA-Tesla-GPUs erzielt, mit denen die weltweit erste Computersimulation eines gesamten H1N1-Influenzavirus auf Atom-Ebene realisiert wurde.

Forscher am Institute of Process Engineering of Chinese Academy of Sciences (CAS-IPE) nutzen molekular-dynamische Simulationen zur Untersuchung der Atom-Strukturen des H1N1-Virus. Unter Verwendung des GPU-beschleunigten Supercomputers Mole-8.5, der mehr als 2.200 Tesla-GPUs von NVIDIA enthält, war es den Forschern gelungen, den gesamten H1N1-Influenzavirus zu simulieren, und damit aktuelle theoretische und experimentelle Erkenntnisse zum Virus zu überprüfen.

Die Untersuchung von Bakterien und Viren in Labor-Experimenten ist schwierig, da Reaktionen oft zu schnell erfolgen und damit schwer zu erfassen sind. Und Computersimulationen dieser Prozesse waren bisher außer Reichweite von Supercomputern: aufgrund der Komplexität, Milliarden von Partikeln unter den richtigen Umgebungsbedingungen zu simulieren.

Das CAS-IPE-Forscherteam hat den Durchbruch bei der Simulation durch die Entwicklung einer molekular-dynamischen Simulationsapplikation erzielt, die die Vorteile der GPU-Beschleunigung nutzt. Die Applikation läuft auf dem GPU-Supercomputer Mole-8.5, der aus 288 Server-Nodes besteht.

Die Meldung im Wortlaut:

Chinese Researchers Tap GPU Supercomputer for World’s First Simulation of Complete H1N1 Virus
Tesla GPUs to Help Chinese Researchers Improve Drugs, Prevent Epidemics

SANTA CLARA, Calif. — Nov. 10, 2011— NVIDIA today announced that Chinese researchers achieved a major breakthrough in the race to battle influenza by using NVIDIA® Tesla™ GPUs to create the world’s first computer simulation of a whole H1N1 influenza virus at the atomic level.

Researchers at the Institute of Process Engineering of Chinese Academy of Sciences (CAS-IPE) are using molecular-dynamics simulations as a “computational microscope” to peer into the atomic structure of the H1N1 virus1. Using the Mole-8.5 GPU-accelerated supercomputer, which includes more than 2,200 NVIDIA Tesla GPUs, researchers were able to simulate the whole H1N1 influenza virus, enabling them to verify current theoretical and experimental understandings of the virus.

“The Mole-8.5 GPU supercomputer is enabling us to perform scientific research that simply was not possible before,” said Dr. Ying Ren, assistant professor at CAS-IPE. “This research is an important step in developing more effective ways to control epidemics and create anti-viral drugs.”

Studying bacteria and viruses in laboratory experiments is difficult because reactions are often too fast and delicate to capture. And computer simulations of these systems had previously been beyond the reach of supercomputers, due to the complexity of simulating billions of particles with the right environmental conditions.

The CAS-IPE researchers made the simulation breakthrough by developing a molecular dynamics simulation application that takes advantage of GPU acceleration2. It was run on the Mole-8.5 GPU supercomputer, which is comprised of 288 server nodes. The system was able to simulate 770 picoseconds per day with an integration time step of 1 femtosecond for 300 million atoms or radicals1.

Among other examples of the broad range of scientific research underway in China using high performance computing systems incorporating GPUs are:

  • Turbulent flow simulation – Simulating turbulent flows is central to studying everything from the formation of hurricanes to the mixing process in the chemical industry. This work was accomplished by researchers at Peking University using the Tianhe-1A GPU supercomputer at theTianjin Supercomputing Center.
  • Weather modeling – Researchers at National University of Defense Technology simulated a long-wave radiation physics model, called RRTM_LW, from the WRF weather forecasting model on the Tianhe-1A system. The GPU-accelerated model achieved a doubling of performance, which enables forecasters to model weather at a finer level of detail or resolution.
  • Fusion energy simulations – Physicists from the University of California at Irvine, working within the framework of the international collaboration of ITER project for fusion energy research, are using the Tianhe-1A GPU supercomputer to accelerate the Gyrokinetic Torodial Code software for fusion energy simulations.

For more information about the Institute of Process Engineering of Chinese Academy of Sciences (CAS-IPE), please visit: http://english.ipe.cas.cn/. For more information on NVIDIA Tesla GPUs for high performance computing, please go here.

  1. J. Xu, X. Wang, X. He, Y. Ren, W. Ge.J. Li, Application of the Mole-8.5 supercomputer: Probing the whole influenza virion at the atomic level. Chinese Science Bulletin, 2011. 56: p. 2114-2118.
  2. J. Xu, Y. Ren, W. Ge, X. Yu, X. Yang.J. Li, Molecular dynamics simulation of macromolecules using graphics processing unit. Molecular Simulation, 2010. 36: p. 1131-1140.

NVIDIA (NASDAQ: NVDA) hat mit der Einführung der Graphics Processing Unit (GPU) im Jahr 1999 einen Meilenstein in der Computergrafik gesetzt. Heute basiert eine Vielzahl von Produkten auf NVIDIA-Prozessoren: von Smartphones bis zu Supercomputern. Die Mobilprozessoren von NVIDIA werden in Mobiltelefonen, Tablets und in Infotainmentsystemen im Automobilbereich eingesetzt. PC-Gamer schwören auf NVIDIA-GPUs, die für spektakuläre Spielewelten sorgen. Professionelle Anwender nutzen sie in der Filmindustrie für die Realisierung visueller Effekte. Und Forscher setzen auf High-Performance-Computer mit NVIDIA-GPUs, um in der Wissenschaft neue Dimensionen zu erschließen. NVIDIA hält mehr als 2.100 Patente weltweit. Weitere Informationen unter www.nvidia.de.



 
 
 
 
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