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[Innover contre le virus] Le supercalcul à l’assaut du Covid-19

[Innover contre le virus] Le supercalcul à l’assaut du Covid-19

© CEA

Pendant l'été, Industrie & Technologies revient sur plusieurs mois de mobilisation des industriels et des chercheurs pour faire face à la pandémie de Covid-19. Aujourd'hui, la mise à la disposition du monde de la recherche d'une grande part des ressources en calcul haute-performance : des centaines de pétaflops (1 pétaflops = 1 million de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde) ont notamment permis de scruter jours et nuits le fonctionnement du virus SARS-CoV-2 et les moyens de le contrer.

En identifiant 77 molécules, IBM Summit ouvre le bal

Tout commence fin février, lorsque des chercheurs du Laboratoire national d’Oak Ridge (Tennessee) publient un article pre-print identifiant 77 molécules - parmi 8 000 - qui pourraient empêcher l’infection par le virus Sars-CoV-2. Leur intérêt potentiel vient du fait qu’elles s’accrochent à la protéine S du nouveau coronavirus, par laquelle il pénètre dans les cellules. Pour y parvenir, les chercheurs ont utilisé le supercalculateur le plus puissant du monde : Summit d’IBM. Avec ses 4 608 nœuds, constitués chacun de deux CPU IBM Power9 et six GPU NVIDIA Tesla V100, il peut atteindre une puissance de calcul de 200 pétaflops (soit 200 millions de milliards d'opérations par seconde).

La communauté du supercalcul se mobilise…

Fin mars, la communauté du calcul haute-performance (HPC) lance plusieurs appels : elle invite les chercheurs travaillant sur l’épidémie de Covid-19 et son virus SARS-CoV-2 à utiliser ses infrastructures. Aux Etats-Unis, en Europe et en France, les projets liés au nouveau coronavirus deviennent prioritaires pour l’accès aux ressources HPC et les processus d’évaluation sont accélérés. « Trouver des solutions pour lutter contre la propagation de ce virus est devenue la priorité numéro un », déclare à Industrie & Technologies le vice-président d’IBM pour l’Europe et l’Afrique et directeur de l’IBM Research Lab à Zurich (Suisse), Alessandro Curioni.

Lancé le 22 mars par IBM et le département de l’énergie américain (DOE), le HPC Consortium réunit des laboratoires et des entreprises de renom. A l’échelle européenne, le Partenariat pour le calcul avancé en Europe (Prace) regroupe 26 pays membres et lance un appel à propositions le 24 mars pour bénéficier de ressources situées en Allemagne, en Italie, en Espagne, en Suisse et en France. Dans l’Hexagone, les trois sites du Grand équipement national de calcul intensif (Genci) sont également mis à disposition.

… et les premiers projets sont lancés dans la foulée

Si les projets acceptés et lancés se sont multipliés par la suite, Covid-HP est le premier lié au Covid-19 retenu dans le cadre de la procédure d’urgence mise en place par Prace. Le 3 avril, le consortium européen de calcul haute-performance (HPC) lui alloue 20 millions d’heures de calcul pour une durée de 6 mois sur la machine Joliot-Curie Rome exploitée par les équipes du Très Grand Centre de calcul du CEA (TGCC).

L’objectif est d’approfondir la connaissance du virus Sars-CoV-2 et de réaliser un criblage virtuel (« virtual screening », en anglais) à grande échelle pour aider à trouver un traitement contre l’infection. Cela consiste à modéliser les interactions entre certaines protéines du virus et des molécules médicamenteuses. Une résolution élevée est permise grâce au logiciel Tinker-HP qui intègre des modèles inspirés de la physique quantique.

Qubit pharmaceuticals : la physique quantique au service de la pharma

Au cœur du projet Covid-HP, le moteur de simulation sur lequel s'appuie Qubit Pharmaceuticals. Après une levée de fonds d’amorçage en juin, la start-up veut aider les laboratoires pharmaceutiques à développer des médicaments grâce à un outil de modélisation fine des interactions moléculaires qui intègre des effets quantiques tout en limitant le temps de calcul grâce à l'exploitation des supercalculateurs dopés aux processeurs graphiques.

« Un milliard de molécules contre le Covid-19 » : le défi de la Jedi

Le 1er mai, la Joint European Disruption Initiative (JEDI) a lancé la première phase d’un grand challenge européen, dédié à la recherche de molécules permettant de lutte contre le Covid-19. Baptisée « Billion molecules against Covid-19 » (un milliard de molécules contre le Covid-19), l’initiative souhaite offrir 2 millions d’euros à une équipe de chercheurs qui aura atteint un objectif ambitieux : repérer dans une bibliothèque de plus d’un milliard de molécules celles capables de bloquer les mécanismes du virus Sars-CoV-2 et l’empêcher de pénétrer dans les cellules humaines. Les participants à ce défi peuvent s'appuyer sur des partenaires stratégiques qui donnent accès à des équipements dans le domaine du calcul haute-fréquence.

 

Et aussi :

Le lorrain Harmonic Pharma identifie une trentaine de molécules anti-Covid-19

Spin-off du laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications (Loria), Harmonic Pharma n’a pas recours au calcul haute-performance. Mais cela ne l’a pas empêchée d’identifier une trentaine de molécules potentiellement intéressantes pour traiter le Covid-19 parmi les 10 000 molécules de sa base de données. Pour cela, la start-up utilise une technologie logicielle brevetée issue de travaux du Loria. « Notre modèle est basée sur les harmoniques sphériques, précise Sinan Karaboga, directeur scientifique d’Harmonic Pharma. Ce sont des fonctions mathématiques qui nous permettent de comparer rapidement les molécules informatiquement. »

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