Grafikprozessoren sind schnell und günstig GPUs für die AIDS-Forschung und das Militär

Redakteur: Ulrike Ostler

Manchmal scheint sich der Zweck von IT zwischen den Argumenten Kostenreduktion und Energieverbrauch fast aufzureiben. Das gilt auch für den Einsatz von Grafikprozessoren, die jedoch gerade in der Forschung dafür sorgen können, dass künftig mehr Leben gerettet werden können, zum Beispiel bei der Bekämpfung von AIDS.

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Die HIV-Protäse fungiert durch das Abtrennen des verlängerten Terminus als Schere, sobald es sich zwischen den beiden Klappen verbindet.
Die HIV-Protäse fungiert durch das Abtrennen des verlängerten Terminus als Schere, sobald es sich zwischen den beiden Klappen verbindet.
(Bild: Gianni de Fabritiis.IMIM / UPF)

Bio-Informatikern des Hospital del Mar Medical Research Institute (IMIM) und des Pompeu Fabra University (UPF) haben molekulare Simulations-Techniken verwendet, um einen entscheidenden Schritt in der Reifung der HIV-Virionen zu erklären. Das heißt: Sie können verfolgen, wie neu gebildete inaktive Viruspartikel infektiös werden. Dies ist entscheidend, um die Reproduzierung eines Virus zu verstehen.

Bild einer Aids-Simulation
Bild einer Aids-Simulation
(Bild: Gianni de Fabritiis.IMIM / UPF)
Unter Zuhilfenahme von Nvidia-Grafikprozessoren (GPUs) konnten die Forscher Tausende von hochkomplexen Computersimulationen durchführen, jede einzelne für jeweils Hunderte von Nanosekunden (Milliardstel Sekunden) bei einer Gesamtmenge von fast einer Millisekunde. Dies erhöhte die Wahrscheinlichkeit, dass ihre Simulation reale Verhaltensweisen genau darstellt. Simulationen dieser Länge und Komplexität wären unter Verwendung eines Computersystems auf reiner CPU-Basis unmöglich gewesen.

Schnitt! Bevor die Infektion entsteht

Dafür spielen allerdings auch Kosten eine erhebliche Rolle. Das dezentralisierte Computernetzwerk „GPUGRID.net“ arbeitet mit GPUs, die erschwinglicher sind als CPUs. Die Forscher kommen damit auf eine Rechenleistung, die bisher nur Supercomputer für mehrere Millionen Dollar liefern konnten.

Dank diesen Untersuchungsergebnissen entstehen neue Einblicke in das Verhalten eines HIV-Protease-Proteins. Forscher sind so potenziell in der Lage, neue antiretrovirale Medikamente zu entwickeln, die den HIV-Reifungsprozess anhalten, so dass er nicht infektiös wird.

GPUs für das US-Militär

Doch nicht nur humanitäre, beziehungsweise medizinische Einsatzgebiete liefern Gründe für den Einsatz von GPUs. Nvidia hat vor Kurzem einen Auftrag mit einem Volumen von 20 Millionen Dollar von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) angenommen, um die Entwicklung von Embedded-Prozessor-Technologien voranzutreiben.

Die DARPA ist die Forschungs- und Entwicklungsabteilung des US-Verteidigungsministeriums. Der Fünf-Jahres-Vertrag, der im Rahmen des Programms DARPA Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT) vergeben wird, dient zur Finanzierung der Forschung an Prozessoren, die bis zu 75-mal Energie-effizienter sind als aktuelle Embedded-Lösungen.

Das Ziel ist es, Überwachungs- und Computer-Vision-Systeme in Boden- und Luftfahrzeugen zu ermöglichen, die mehr Daten in Echtzeit verarbeiten und analysieren, als es heutzutage möglich ist. Insbesondere sollen die Fähigkeiten von autonomen Fahrzeugen durch die effiziente Auswertung von On-Board-Sensoren gesammelten Daten erheblich verbessert werden.

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