新型コロナウイルス感染症のパンデミックが世界を襲う中、数え切れないほどの人々が救援活動に駆けつけましたが、個々の貢献は様々な形で行われました。私たちの中には、できる限りのことをし、余剰の計算サイクルを分散コンピューティングに寄付することで支援した人もいます。分散コンピューティングは、研究者が家庭用のコンピューターやデバイスのパワーを活用して治療法を探索するのを支援しています。残念ながら、その研究成果は必ずしも世間の目に明らかではありませんが、Nature Chemistry誌は、誰でもシステムの計算パワーを貸し出せる分散型スーパーコンピューター「Folding@Home」によって、研究者が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できたことを明らかにしました。
Folding@Homeは2000年に導入され、一般の人々がタンパク質の折り畳みシミュレーションに参加することで、がん、アルツハイマー病、そしてタンパク質の折り畳みの誤りによって引き起こされる多くの医学的問題への理解を深めることを目的としていました。そのため、数十年前から存在していましたが、パンデミックの発生とともに人気が爆発的に高まりました。
COVID-19が世界的に蔓延してからわずか3ヶ月で、プロジェクトの稼働デバイス数は3万台から100万台に増加しました。その計算能力は2020年3月に上位7台のスーパーコンピュータの計算能力を超え、その数日後にはエクサフロップスの壁を突破しました。2020年4月には、上位500台のスーパーコンピュータの計算能力を合わせたよりも強力になりました。
当時、Folding@Homeの威力を否定する人は誰もいませんでした。問題は、世界初のエクサスケール・スーパーコンピュータがどのように活用されるかでした。パフォーマンスそのものは常に興味深いものですが、オリジナルのDoomをRTX 3090でプレイするのと同じように、そのパワーが効果的に活用されているかどうか疑問に思うのも当然です。そして今、その答えが明らかになりました。
「このリソースを用いて、SARS-CoV-2に関連する20種類以上のタンパク質と複合体の構造アンサンブルの定量マップを、各システムごとに生成された数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」と研究者らはNature Chemistry誌の記事で述べています。「合計で0.1秒単位のシミュレーションを実行しました。」
これを大局的に見ると、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駆使してSARS-CoV-2のシミュレーションを行い、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。他のプラットフォームでは、この0.1秒のシミュレーションにどれほどの時間がかかったか想像してみてください。
この10分の1秒は、SARS-CoV-2との闘いにおいても大きな違いを生む可能性がある。研究者らは、「50以上の『隠れた』ポケット」を発見したことで、「抗ウイルス薬の設計における標的選択の選択肢が広がり」、人々の生活がより正常な状態に戻るための「即時の治療介入」の発見につながる可能性があると述べた。
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Folding@Homeの性能向上は、COVID-19パンデミック以外にも大きな影響を与えます。「今回の研究は、この計算能力が健康と疾患の迅速な理解を可能にするという驚くべき有用性を示しています」と研究者らは述べています。「治療薬の設計を加速するための豊富な構造データ源を提供します。」
「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、がん、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大きな影響を与える機会が得られる」と研究者らは付け加えた。
F@Hやその他の分散コンピューティングネットワークへの貢献は、必ずしも直接的な解決策の発見のような明確な成果をもたらすわけではありませんが、大きなインパクトをもたらします。小さな積み重ねが最終目標へと繋がっていくのです。この取り組みはこれからも続きます。Folding@Homeのウェブサイトで、これらの取り組みを支援する方法についてご覧いただけます。
ナサニエル・モットは、Tom's Hardware US のフリーランスのニュースおよび特集記事ライターであり、最新ニュース、セキュリティ、テクノロジー業界の最も面白い側面などを扱っています。
