В данном докладе рассматривается ряд перспективных биомедицинских и биофизических задач, решение которых требует проведения ресурсозатратных вычислений на высокопроизводительных вычислительных комплексах, а также специально разработанного программного обеспечения, обеспечивающего максимальную производительность.

 Одной из таких задач является построение моделей и методов поддержки процессов медицинской диагностики по данным магнитно-резонансной, компьютерной рентгеновской, оптической когерентной томографии, ультразвуковой, функциональной и морфологической диагностики, в том числе на основе объединения информации всех видов исследований в плоских и трехмерных моделях, на основе ретроспективного анализа истории болезни и анализа аналогичных патологий.

 Другая задача – это задача биоимиджинга, то есть построения изображений внутренней структуры биологических объектов с помощью использования различных типов излучений, восстановление трёхмерных изображений биотканей при их исследовании методами оптической томографии, отслеживающей траектории достаточно большого (до 1010-1011) числа фотонов, формирующих поле облучения в среде.

 Повышенный интерес представляет также задача моделирования работы мозга и разработка мозг-компьютерных интерфейсов. Для моделирования в реальном времени (т.е. со скоростью, сопоставимой с реальной скоростью обработки информации в объеме около 1 мм3 мозга) требуются компьютерные мощности на уровне 1 петафлопс.

Актуально и широко исследуется применение методов молекулярной динамики и квантовой химии для исследований в области биоинженерии, в частности, в регенеративной медицине, а также для проблем самосборки молекул.

 Суперкомпьютеры необходимы и для моделирования живых систем на клеточном уровне: естественных и искусственных нейронных сетей, отдельных частей и всего сердца, динамики электрической активности клеток сердца.

 Ещё одним ресурсоёмким приложением является создание компактных лазерных ускорителей для радиационной терапии. На суперкомпьютерах проводится моделирование взаимодействия сверхмощных лазерных полей с веществом, осуществляемое с помощью так называемых PIC-кодов (Particle-In-Cell simulation, или вычисления методом частиц в ячейках). При этом плазма (электроны и ионы) моделируется большим (на уровне 1010) числом «крупных» частиц, движущихся по законам релятивистской механики.

<< вернуться  |   Документ от: 16.11.2010 15:17