Космический суперкомпьютер Hewlett Packard и облако Microsoft Azure успешно анализируют геном человека на орбите
Суперкомпьютер Spaceborne Computer-2 (SC2) является преемником оригинального компьютера Spaceborne, который попал на МКС в августе 2017 года и вернулся на Землю на борту космического корабля SpaceX Dragon 615 дней спустя. Если тогда в проекте участвовали HPE и команда ISS, то на этот раз в работе с суперкомпьютером SC2 участвовала Microsoft для хранения и обработки данных в облаке Azure.
SC2 включает в себя два узла высотой 1U размещенные в специальном корпусе со специальной системой питания и охлаждения. Первый узел - это сервер HPE Edgeline EL4000 с одним процессором и одним ускорителем AI, 64 ГБ оперативной памяти и четырьмя твердотельными накопителями на 240 ГБ. Второй узел - это сервер HPE ProLiant DL360 Gen10 с двумя процессорами, 192 ГБ оперативной памяти и десятью твердотельными накопителями по 240 ГБ. В абсолютном выражении производительность невысока (чуть больше 2 терафлопс), но столь мощная система отправлена в космос впервые.
Совместный проект HPE, Microsoft и NASA направлен на тестирование возможности использования суперкомпьютера SC2 для граничных вычислений и в облаке. Эксперимент предполагает доступ к секвенатору генов на борту МКС, который используется для регулярного мониторинга образцов крови космонавтов.
Секвенирование геномов человека – исследование, позволяющее увидеть, есть ли какие-либо мутации генов у астронавтов, подвергшихся повышенному облучению. На основе этих данных можно оценить насколько хороша идея будущей отправки людей на Марс.
Проблема в том, что секвенирование одного генома человека из 6 миллиардов символов генерирует около 200 гигабайт необработанных данных в то время как компьютеру SC2 выделяется только два часа в неделю на сеанс связи для передачи данных на Землю с максимальной скоростью загрузки 250 килобайт в секунду. Это означает, что на передачу одного набора геномных данных потребуется два года. Кроме того, набор необходимо сравнивать с большой клинической базой данных, которая постоянно обновляется.
«Это как вернуться к модему с коммутируемым доступом в 90-х», - сказал Дэвид Вайнштейн, главный менеджер по разработке программного обеспечения подразделения Microsoft Azure Space.
Чтобы преодолеть эти ограничения, космический суперкомпьютер HPE сравнивает выделенные последовательности генов с эталонными сегментами ДНК и регистрирует только различия или мутации, которые затем отправляются на наземную станцию HPE.
На местах данные загружаются службой Microsoft Azure Genomics, которая выполняет работу по выравниванию - процессу сопоставления коротких последовательностей пар оснований (около 70 частей) из загруженных данных с полным геномом человека. Это позволяет определить, где находится каждая мутация и ее тип (удалить, добавить, реплицировать или заменить). Результаты сверяются с базой данных dbSNP Национального института здоровья США (NIH), чтобы определить, как каждая мутация может повлиять на здоровье человека.
Hewlett Packard объявила, что она уже провела четыре таких эксперимента, работает над еще четырьмя и планирует еще 29. В своих тестах Microsoft убедилась, что предварительная обработка данных непосредственно на орбите может сократить объем передаваемых данных примерно до 1,5 ГБ вместо изначальных 200 ГБ и, таким образом, позволит уместится во временное окно, отведенное для связи с Землей.
