Der Supercomputer HiPerGator, bekannt dafür, der schnellste im amerikanischen Universitätsumfeld zu sein, hat es ermöglicht, einen neuen Schritt in der molekularen Forschung durch seine Künstliche-Intelligenz-Modelle und seine außergewöhnliche Kapazität in Grafikprozessoreinheiten (GPU) zu machen. Diese Werkzeuge haben die Untersuchung der Interaktionen und der Evolution umfangreicher Atom- und Molekülsets ermöglicht, eine Aufgabe, die zuvor mit den verfügbaren Rechenkapazitäten undenkbar war.
Jinze Xue, Doktorand an der Universität von Florida, führte während der Winterferien 2023 ein Experiment in der Präbiotischen Chemie durch. Unter Verwendung von mehr als 1000 A100 GPU konnte das Experiment 12 Aminosäuren, drei Nukleobasen, eine Fettsäure und zwei Dipeptide unter 22 Millionen Atomen identifizieren. Diese Entdeckung markiert einen signifikanten Fortschritt und offenbart die Bildung komplexer Moleküle, die mit weniger leistungsfähigen Rechensystemen nicht nachweisbar gewesen wären.
Der Erfolg dieser Forschung beruht auf dem Einsatz von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz, um die Energien und Kräfte zu berechnen, die auf die molekularen Systeme wirken. Diese Methoden liefern laut Adrian Roitberg, Professor am Chemie-Department der Universität von Florida, Ergebnisse, die mit der hochrangigen Quantenchemie vergleichbar sind, aber etwa eine Million Mal schneller.
Erik Deumens, leitender Direktor für UFIT Research Computing, unterstreicht die einzigartige Fähigkeit von HiPerGator, große Berechnungen durchzuführen, und ebnet den Weg für bedeutende wissenschaftliche Durchbrüche. Diese enge Zusammenarbeit zwischen der Universität und dem Team von Ying Zhang, verantwortlich für die Unterstützung bei künstlicher Intelligenz bei UFIT, hat es ermöglicht, die Datenanalyse zu beschleunigen und die Analysezeit auf nur sieben Stunden zu reduzieren, verglichen mit drei Tagen, die ursprünglich geschätzt wurden.
Diese Forschung zeigt das Potenzial von großangelegten Computersimulationen, um zu entdecken, wie komplexe Moleküle sich aus einfachen Bausteinen bilden können. Sie markiert einen Schritt in Richtung des Verständnisses der Ursprünge des Lebens auf der Erde und demonstriert die Bedeutung von fortschrittlichen Recheninfrastrukturen in der heutigen wissenschaftlichen Forschung.