I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno creato un software con accelerazione GPU per simulare i processi vitali di una cellula da 2 miliardi di atomi. I processi metabolici hanno luogo all'interno della cellula: vive e si sviluppa come se fosse viva. La tecnologia ci consente di dare una risposta semplice a molte domande sul comportamento della cellula in determinate condizioni. E questi non sono i dati dei calcoli finali: la cellula "vive" e gli scienziati osservano.
Nonostante l'estrema complessità e dettaglio del modello, non è stato possibile gestirlo senza semplificazioni. Ma anche un modello semplificato simula 7.000 processi di elaborazione delle informazioni genetiche durante un ciclo di vita cellulare di 20 minuti. Si dice che sia la simulazione cellulare più lunga e complessa fino ad oggi. Il numero di geni modello è stato ridotto a 500 pezzi. Rimane solo il numero minimo di geni necessario per la sopravvivenza della cellula. Per confronto, E. coli contiene informazioni in 5000 geni. I geni salvati hanno permesso alla cellula di svilupparsi normalmente in tutti i sensi e di raggiungere lo stadio di replicazione.
I processi fisici e chimici nel modello digitale sono stati riprodotti a livello di interazione degli atomi. Si può immaginare che nel caso di risorse di calcolo sufficienti, una vita di qualsiasi complessità possa essere programmata in questo modo, e lei non sospetterà nemmeno che si tratti di una vera vita non materiale. Un giorno, ma molto, molto presto, sarà possibile digitalizzare qualsiasi vita. Questo è già stato dimostrato in forma ridotta.
Il modello cellulare produce proteine, i suoi componenti producono l'energia che gli dà vita, trascrive i geni, comprende le istruzioni per la sua attività vitale e fa molto di più di quella che dovrebbe essere una vera cellula vivente.
Lo studio del modello aiuterà gli scienziati a prevedere in che modo il cambiamento delle condizioni o dei genomi delle cellule reali influenzerà il loro funzionamento. Ciò è necessario per la ricerca di nuovi farmaci e per lo studio del decorso delle malattie. L'ottimizzazione del pacchetto Lattice Microbes per l'esecuzione sulla GPU NVIDIA ha permesso di osservare il modello digitale della cella in tempo reale. Inoltre, l'uso dei nuovi acceleratori RTX A5000 ha aumentato le prestazioni del pacchetto del 40% rispetto alle precedenti GPU NVIDIA.
2022-01-22 16:01:37
Autore: Vitalii Babkin