Bei unserem Besuch im Arithmeum in Bonn waren wir beeindruckt von einem im Erdgeschoss zu sehenden massivem PowerPC-Modul von IBM. Wofür ist ein solches Modul gut? Nun, als Supercomputer Summit im Einsatz gegen COVID-19.
Supercomputer Summit
Mehr als 4000 solcher Module von IBM mit je 2 PowerPC9-Prozessoren zu je 22 Prozessorkernen in Verbindung mit mehr als 27000 Nvidia Volta GV-100-Grafikbeschleunigern werden im 2018 fertiggestellten Großrechner Summit im Oak Ridge National Laboratory eingesetzt. Der war von 2018 bis Anfang 2020 mit 200 PetaFlops (mal 10 exp 15 FLOPS) der weltschnellste Supercomputer. Die elektrische Anschlussleistung beträgt sagenhafte 10 Megawatt. Deswegen reichte es für Summit auch nur für Platz 5 in der Energieeffizienz.
Die Grafikbeschleuniger alleine sollen bei reduzierter Genauigkeit eine theoretische Rechenleistung von 3,3 ExaFlops (3,3 mal 10 exp 18 Gleitkommaoperationen pro Sekunde) haben. Solche Großrechner erreichen ihre hohe Rechenleistung durch eine extrem weitgehende Parallelisierung. Diese wiederum erfordert hochspezialisierte Software, die paralleles Rechnen optimal unterstützt. Anwendungen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz – was auch immer das genau ist – laufen derzeit häufig auf solchen Rechnertypen.
Covid-19 und Summit
Da derzeit die Pandemie mit Coronavirus SARS-CoV-2 das Interesse aller auf sich zieht, lag es nahe, die große Rechenleistung von Summit für die Vorhersage der theoretischen Wirksamkeit von Medikamenten gegen das Virus zu nutzen. Im März 2020 haben amerikanische Forscher 8000 bekannte Medikamente per Simulation mit dem Großrechner untersucht. Im Mittelpunkt der Analysen standen die Geometrien von Strukturen des Virus, von Zielenzymen wie dem TMPRSS2 und der Medikamente, um Prognosen zur Wirksamkeit treffen zu können. Benutzt wurde eine für die NVIDIA-GPUs spezialisierte Software „Gromacs molecular dynamics simulation package“. Immerhin 77 Kandidaten konnten die Forscher mit dieser Methode innerhalb von 2 Tagen benennen. Selbstverständlich ist das noch weit entfernt von jeglicher strukturierten klinischen Anwendung. Aber immerhin stellt das einen Anfang dar.
Einer der obigen Kandidaten ist Camostate-Mesilate, seit 2006 mit dem Handelsnamen Foipan(R) in Japan bei chronischer Pankreatitis und postoperativer Refluxoesophagtitis zugelassen. Es handelt sich um einen Proteaseinhibitor, der im Falle von SARS-CoV-2 für die Blockade des Primings der Spikes des Virus geeignet sein könnte. Dieses geschähe durch eine Blockade der transmembranösen Serin-Protease TMPRSS2, die das Eindringen der Erbsubstanz des Virus in die Zellen verhindern könnte. Therapieversuche beim Menschen hat es mit dieser Substanz schon gegeben. Und Studien im Labor und am Menschen scheinen unterwegs zu sein.
Leider haben wir Gastroenterologen schon vor 35 Jahren das grandiose Scheitern des synthetischen Serinprotease-Inhibitors Gabexate-Mesilate – auch Foy(R) genannt – bei der Indikation „Akute Pankreatitis“ erlebt, sodass mir doch der Glaube an die Wirksamkeit von Camostate bei Coronavirus SARS-CoV2-Infektion zunächst schwerfällt. Es scheint sich bei den beiden schon lange bekannten Substanzen um Varianten zu handeln. Aber nun besteht ja eine komplett andere klinische Situation. Warten wir ab, was die Studien ergeben werden.
Wenn das Vorgehen über Simulationen mit dem Großrechner Erfolg bei der Bewältigung der Pandemie bescheren würde, wäre das eine wirkliche Innovation.
Zahl 42?
Wenn es nicht so kommt, dann erinnert das Ganze etwas an den Großrechner „Deep Thougt“ aus „Per Anhalter durch die Galaxis“ von Douglas Adams, der nach etwa 10 Millionen Jahren Rechenzeit die Zahl 42 als Ergebnis „der Frage nach dem Leben, dem Universum und dem Rest“ ausgab. Schaun wir mal!
