A Fujitsu Laboratories bemutatta nagyszabású problémák megoldására alkalmas problémaszegmentálási technológiáját. A technológia a kombinatorikai-optimalizációs problémákat lélegzetelállító sebességgel megoldó Digital Annealer Fujitsu-megoldásra épül.
A Digital Annealer korábban csak olyan méretig tudta kezelni a problémákat, amely betáplálható volt egy különálló hardverbe. Az új fejlesztés most lehetővé teszi, hogy a probléma alapvető elemeit a jellemzők alapján kivonatolják, majd a Digital Annealerrel történő feldolgozás után a cikluson többször végigfuttatva eljussanak egy általános végeredményhez. Ebben a szakaszban a legoptimálisabb reakciót kiváltó módszert alkalmazzák, amely lehetővé teszi a technológia nagyszabású problémák megoldására történő alkalmazását.
Ezt a technológiát a Digital Annealer 8 kbit (8192 bit) nagyságrendű problémák megoldására alkalmas második generációjára alkalmazva a Fujitsu Laboratories arra számít, hogy akár 100 kbites problémák megoldására is lehetőség nyílik. A tesztek során a Fujitsu Laboratories szimulációk útján megállapította, hogy a technológia alkalmas a gyógyszerkutatásban jelentkező molekulakonfiguráció-keresési problémák megoldására. Így a szimuláció ideje a hagyományos számítógépekre jellemző fél évhez képest néhány napra csökkenthető. A Fujitsu Laboratories együttműködést indít a ProteinQure-ral a fehérjeterápiás kutatások felgyorsítására.
A Fujitsu Laboratories a technológiával új üzletág létrehozását készíti elő, és lehetővé teszi, hogy a Digital Annealert többféle területen használják a kombinatorikai-optimalizációs problémák megoldására.
Fejlesztési háttér
A mindennapi életben is többféle területen léteznek olyan kombinatorikai-optimalizációs problémák, amelyeknél kombinációk segítségével lehet a leghatékonyabb és leghatásosabb eredményeket elérni. A kombinatorikai-optimalizációs problémáknál a kombinációk száma ugrásszerűen megnő, amikor az összes figyelembe veendő tényezőt vizsgálják, a hagyományos számítástechnikával ésszerű időn belül megoldható problémák nagyságrendje pedig korlátozott. Erre a problémára fejlesztette ki a Fujitsu Laboratories a Digital Annealert, a kifejezetten kombinatorikai-optimalizációs problémák megoldására szolgáló, dedikált architektúrát. Az 1 kbit (1024 bit) nagyságrendű problémák megoldását támogató szolgáltatások már elérhetők, és folynak a kutatások annak érdekében, hogy még az idén alkalmazható legyen a megoldás akár 8 kbit nagyságrendű problémák megoldására.
Van igény azonban arra, hogy innen továbblépve olyan nagyságrendű, még komplexebb kombinatorikai-optimalizációs problémák is megoldhatók legyenek a Digital Annealerrel, amelyeket jelenleg nem lehet hardverbe táplálni. A 30 kbit-es számítások támogatása esetén például gyorsan azonosíthatók az akár 50 aminosavból álló molekulák stabil konfigurációi a gyógyszerkutatásokban. Ez a technológia sok egyéb területen is alkalmazható, például üzemekben, a gyártóiparban és a szállítmányozásban.
Problémák
Ha a nagyszabású problémákat egyszerűen hardverbe táplálható méretűekre bontjuk, majd ezeket a részeket optimalizáljuk, ez nem jelenti a teljes probléma optimalizálását. Másként fogalmazva, a probléma egyes részeinek kivonatolásával optimalizálni lehet az egyes részeket, ám ha a megfelelő rész kivonatolása nem történik meg, nem érhető el megfelelő szintű eredményesség.
Az új fejlesztésű technológiáról
A Fujitsu Laboratories olyan technológiát fejlesztett ki nagyobb szabású problémák megoldására, amellyel ezek a problémák különálló hardverekbe betáplálhatók. A második generációs Digitális Annealerre alkalmazva ez a technológia várhatóan akár 100 kbit méretű problémák megoldását is lehetővé teszi.
Hatás
A Fujitsu Laboratories és a fehérjegyógyszer-kutatáshoz szoftverplatformot fejlesztő ProteinQure Inc. igazolták, hogy a Digital Annealer használható a fehérjegyógyszer-jelöltek stabil konfigurációjának azonosítását célzó szimulációkhoz.
A fehérjegyógyszer-kutatásokban a néhánytól mintegy 50 tagú aminosavláncokat tartalmazó gyógyszerjelöltek úgy hatnak gyógyszerként, hogy szoros kötést létesítenek a megcélzott fehérjékkel. A Digital Annealer segítségével megkeresik a legstabilabb konfigurációt úgy, hogy az egyes aminosavakat modellezik és egy 3D-s rács egy pontjára helyezik, olyan tényezőket felhasználva, mint például az aminosavak közötti kötési kapcsolat. Ezután molekuláris dokkolás segítségével megvizsgálják az így kiválasztott konfiguráció és a megcélzott fehérje közötti kötés erősségét. Ezt a ciklust mintegy ezer alkalommal megismételve a technológia azonosítani tudja a hatásos gyógyszerjelöltet.
Ezt a technológiát a második generációs Digital Annealerre alkalmazva a Fujitsu Laboratories a hagyományos számítógépeknél szokásos több óráról percekre tudta csökkenteni a 48 aminosavból álló gyógyszerjelöltek (kb. 30 kbit) szimulálásához szükséges időt. Ez azt jelenti, hogy a munkafolyamat ismétlésével a terápiás molekulák korábban fél évig tartó keresése néhány napon belül lebonyolítható. Az új technológia alkalmazásával a Digital Annealer várhatóan felgyorsítja a következő generációs gyógyszerek fejlesztésében fontos szerepet játszó fehérjeterápiás kutatásokat.
Jövőbeni tervek
A Digital Annealer és az új technológia közös alkalmazásával a Fujitsu Laboratories arra számít, hogy a jövőben akár 100 ezer bites nagyságrendű kombinatorikai-optimalizációs problémákat is tud majd kezelni, és ezzel sokféle területen nyújthat segítséget ügyfeleinek: a gyógyszerkutatások mellett például a vegyiparban, a gyártóiparban, a szállítmányozásban, a pénzügyek és a logisztika területén.
Ezzel összhangban a Fujitsu Laboratories közös kutatást indít a ProteinQure-ral a fehérjegyógyszer-kutatást támogató technológia kereskedelmi bevezetésének gyorsítására.
Felhasznált forrás: Fujitsu blog, Magyarország/Fujitsu Laboratories Ltd. sajtóközlemény
