IBM предлагает «подстелить соломку»

Дарио Гил, директор IBM Research, IBM

В марте этого года COVID-19 поразил Азию, Европу и США. Мир был потрясен. Вирус оказался значительно более смертоносным и распространялся гораздо быстрее, чем любая инфекция, с которой пришлось столкнуться человечеству. Потрясла и скорость, с которой люди объединили усилия для поиска новых решений в борьбе с болезнью. Некоторые из этих инициатив, вероятно, сформируют подход к решению общемировых проблем в нашем пост-ковидном будущем.

Нам нужно расширить тот опыт, который мы получили во время пандемии, и создать новую международную организацию: Science Readiness Reserves (Научный резерв). Она могла бы выявлять риски и помогать готовиться к будущим мировым катаклизмам: будь то очередной смертоносный вирус, извержение вулкана-гиганта, авария на атомной электростанции или что-то еще. Тогда в случае очередной катастрофы, вместо отчаянной паники, мы будем готовы действовать и сможем спасать жизни.

Как созданный в рекордные сроки глобальный консорциум борется с COVID-19

Одной из таких успешных инициатив стал консорциум COVID-19 HPC. Американская организация с международным мандатом бесплатно предоставляет исследователям, борющимся с COVID-19, самые мощные компьютеры в мире. Более шестидесяти научных групп уже сейчас используют эти технологии, и еженедельно к ним присоединяются все новые исследователи. Члены Консорциума сотрудничают с Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE), организацией, объединяющей партнеров в области суперкомпьютеров в Европе. Исследователи регулярно обмениваются друг с другом данными, идеями и результатами исследований.

Будучи государственно-частным партнерством Консорциум имеет государственную поддержку и помогает исследователям решать ключевые проблемы в их «гонке со временем». Быстрые результаты в современной науке часто требуют дополнительной вычислительной мощности, например, для расчета тысячи потенциальных молекулярных конструкций при разработке нового лекарства или для создания моделей распространения вируса во второй или третьей волнах.

Чтобы получить доступ к вычислительной мощности суперкомпьютера, исследователи, как правило, сначала подают заявку, а затем неделями (иногда месяцами) ждут доступа к нему. Поэтому для преодоления многочисленных бюрократических преград часто требуется содействие регуляторов.

Именно эту возможность и предоставляет Консорциум COVID-19 HPC. Например, научная группа во главе с Амандой Рэндлс, инженером-биомедиком в университете Дьюка, разработала модель воздушных потоков в новом устройстве, которое разделяет аппарат ИВЛ между двумя или более пациентами. Команде требовалось более 500 000 вычислительных часов, чтобы провести расчеты. Консорциум помог получить доступ к суперкомпьютеру, и исследование, которое могло занять несколько месяцев, ученые провели всего за шесть недель. Его результаты недавно были представлены на утверждение в Управление по контролю качества продуктов и лекарств США (FDA).

Это не единственная история успеха Консорциума. Так, используя другой суперкомпьютер, исследователи из британского стартапа AI PostEra создали краудсорсинговую платформу, куда ученые со всего мира могут загружать свои разработки лекарств. Платформа собрала более пяти тысяч заявок и сумела обработать их в течение нескольких дней — без помощи Консорциума это было бы невозможно. За последние два месяца было отобрано около двухсот разработок, и они прошли лабораторные тестирования. Исследования определили двадцать одну молекулу, которые могут быть эффективны против ключевых белковых соединений, входящих в коронавирус. Теперь необходимо  убедиться, что препарат соответствует своему назначению, чтобы его можно было ввести в человеческий организм. Это наиболее важная часть цикла разработки лекарства.

Как сотрудничество может оказать помощь в будущих кризисах

Впечатляет то, что для запуска Консорциума потребовалось меньше недели. Партнеры договорились о базовых правилах, нам удалось быстро сформировать комиссии по рассмотрению предложений и поиску подходящих суперкомпьютеров для каждой команды. Консорциум доказывает, что мы способны быстро мобилизовать мировые таланты для решения глобальных проблем. Уверен, что эту модель можно повторить в гораздо более широком масштабе и применить к будущим чрезвычайным ситуациям.

Недавно мы вместе с председателем Гарвардского астрономического отдела Ави Лебом озвучили мысль о том, как расширить идею Консорциума, чтобы создать новую организацию — Science Readiness Reserves (SRR, Научный резерв). В задачи данной группы, возглавляемой лучшими мировыми экспертами, войдет оценка рисков и разработка планов по реагированию на возможные чрезвычайные ситуации в мире. В нее будут входить ученые, специалисты из различных областей, способные рассчитать последствия удара астероида, или сильного землетрясения, или извержения вулкана, или опасного заболевания.

Такая организация могла бы способствовать раскрытию новых технологических возможностей. Ученым будет обеспечен свободный доступ к важнейшим технологиям (таким как суперкомпьютеры или в скором будущем даже квантовые компьютеры), отсутствие которых препятствует созданию сценариев реагирования на будущие чрезвычайные ситуации, а также их предотвращению. Целью станет оценка рисков и накопление конкретного научного потенциала, который в будущем может оказаться важным, наряду с разработкой подробных рекомендаций правительствам, системе здравоохранения, службам неотложной помощи, экономистам, другим исследователям, средствам массовой информации и, наконец, общественности.

Ключом к успеху SRR станет сведение вместе разных исследовательских групп, подающих свои предложения. Также на этой площадке будут работать ученые научных, промышленных организаций, или специфических органов (таких как ВОЗ, в случае пандемии). Подобные стратегические партнерства между государством, наукой и промышленностью, значительно ускорят исследования и разработки. Обмен данными и идеями станет ключом в развитии креативного подхода.

Сегодня талант, опыт и ресурсы ученых широко применяются в государственных структурах, научных кругах и частном секторе. Тем не менее, работа мировых и национальных организаций направлена на конкретные задачи — опять же, возьмем ВОЗ, или ООН, или NASA -, а оценка будущих рисков не является для них особенным приоритетом, хотя многие группы и движения выступают за широкое распространение данных и развитие глобального сотрудничества. SRR будет специализироваться на обеспечении доступа к ключевым технологиям и мировому опыту, которые помогут предотвратить глобальные кризисы.

В настоящее момент такой организации не существует , несмотря на то что угроз множество – от изменения климата до устойчивости бактерий к антибиотикам, а также эпидемий и пандемий. Вероятно, причина этого в том, что до настоящего момента сложно было представить, что конкурирующие отрасли могут быть заинтересованы в сотрудничестве. Возможно предположить, что наличие отдельных организаций более эффективно, когда каждая из них отвечает за конкретную угрозу. А, может быть, причина в том, что лишь недавно появилась техническая возможность получить через облако доступ к суперкомпьютеру, находящемуся на другом конце света, как если бы он был непосредственно в лаборатории. Я думаю, что всё вышеперечисленное справедливо. Но ясно одно: сегодня для этого есть все возможности.

Нужно действовать прямо сейчас. Регуляторы должны осознать необходимость в подобной организации, обеспечить нормативно-правовую базу и наладить прямые связи с будущими экспертами SRR. Мы должны взять за основу принцип свободного обмена данными и программами.

Естественно, мы должны создать мощную защиту от кибератак и преступников. Помимо тяжелых обстоятельств, связанных с коронавирусом, исследователи столкнулись с шокирующей атакой хакеров на Калифорнийский университет в Сан-Франциско, которые требовали деньги в обмен на данные исследований по COVID-19. Такая уязвимость недопустима. Мы должны быть уверены, что внедрены все необходимые протоколы безопасности для защиты работы экспертов SRR с «known unknowns» («известным неизвестным»), чтобы действовать в соответствии с их рекомендациями и разрабатывать новые лекарства и материалы быстро и эффективно.

Я знаю, что мы это можем. Консорциум HPC является тому живым примером.

Кризис COVID-19 выявил  нашу неготовность к решению подобной глобальной проблемы. К счастью, этот же кризис показал, на что мы способны, каких успехов можем добиться, если объединим ресурсы и таланты. Это значительно повышает наши шансы пережить этот и последующие кризисы.