Universidade de Queensland

Como podemos usar tecnologias de ultrassom para que anticorpos terapêuticos possam superar a barreira sangue-cérebro e desacelerar a doença de Alzheimer? O que os circuitos neurais de moscas da fruta podem nos ensinar sobre o design de movimentos robóticos? Por que a inflamação celular leva ao câncer e como podemos aprender mais ao imaginar células vivas em tamanho nanométrico em tempo real? Na UQ, pesquisadores criativos enfrentam essas e outras questões difíceis, muitas vezes levando a descobertas que podem mudar o mundo e a vida das pessoas.

As equipes de pesquisa focadas nessas questões contam com o computador mais rápido da universidade, acelerado por GPU, para realizar seu trabalho de ponta. Projetado especificamente para ciência intensiva em imagem e cargas de trabalho em IA, esse supercomputador, junto com outros sistemas HPC na Universidade, precisa de armazenamento de dados extremamente rápido, escalável e flexível disponível a qualquer hora, em qualquer lugar.

Para criar um caminho mais rápido da ingestão aos insights, o Centro de Computação para Pesquisa (RCC) na UQ buscou implementar uma estratégia e arquitetura de armazenamento uniforme e de alta performance para suportar e gerenciar eficazmente a captura e análise de dados em toda a universidade.

O RCC queria uma solução que pudesse não apenas acomodar o crescimento exponencial em volume de dados, velocidade e variedade, mas também fornecer acesso rápido aos dados. Pesquisadores da Universidade geram dados estruturados e não estruturados usando uma variedade de sistemas de computadores – de desktops a HPC Clusters – e de uma enorme gama de instrumentos científicos, como scanners de ressonância magnética (MRI), microscópios ópticos e sequenciadores de DNA, explica o professor David Abramson, diretor no RCC. "Nossa paradigma em torno dos dados é manter uma cópia lógica dele e então renderizá-lo de várias maneiras diferentes, tornando os dados disponíveis quando um pesquisador precisa, onde ele precisa," ele diz. Ao avaliar soluções potenciais, o RCC também buscou tecnologias que pudessem expandir-se em linha com as necessidades da Universidade para o futuro.

Com uma malha de dados uniforme apresentando tecnologias do IBM Storage Scale como o gerenciamento ativo de arquivos (AFM) para acessar arquivos em toda a universidade, o RCC pode otimizar o tempo dos pesquisadores e os recursos da universidade ao mesmo tempo centralizando o gerenciamento de dados e controlando os custos de TI. Em toda a UQ, os pesquisadores agora têm recursos abrangentes de computação e armazenamento para apoiar a criação de grandes quantidades de dados em grande volume e executar cargas de trabalho complexas.

Com a largura de banda expandida e IOPS disponíveis do dispositivo IBM Storage Scale System, as equipes de pesquisa que dependem do sistema HPC Wiener podem processar dados em velocidades sem precedentes. "Aprendizado de máquina e IA estão no centro com o IBM Storage Scale System GH14S capacitando como as GPUs do nosso supercomputador são utilizadas, permitindo que os pesquisadores façam mais no mesmo período de tempo e reduzindo o tempo até a descoberta", afirma Carroll. De fato, a nova matriz de armazenamento entregou um ROI em apenas duas horas, baseado em melhorias de desempenho que economizam centenas de horas de processamento por semana para pesquisadores de imagens médicas em toda a UQ.

No Queensland Brain Institute (QBI) da UQ, por exemplo, neurocientistas estudando a doença de Alzheimer reduziram o tempo necessário para executar sua carga de trabalho do projeto, conhecida como análise de elemento finito, em aproximadamente 74%, reduzindo o tempo de execução para 18,72 horas. Com um entendimento mais profundo da distribuição de ondas de ultrassom no crânio humano, os pesquisadores podem desenvolver a tecnologia necessária para superar a barreira sangue-cérebro para a entrega de medicamentos. "É um empreendimento muito complexo, e necessita de uma enorme quantidade de poder de computação e armazenamento," explica Carroll.

Em outro caso, o QBI e outros pesquisadores observando circuitos neurais em moscas da fruta desenvolveram métodos genéticos para rotular e manipular tipos individuais de neurônios. Com o Wiener, eles podem processar rapidamente terabytes de vídeos de alta velocidade dos minúsculos insetos em movimento, medindo movimentos precisos das antenas, abdômen e articulações nas seis pernas. Com novas percepções sobre o papel de cada neurônio, eles podem entender melhor os princípios que regem tarefas motoras complexas, como comportamento de caminhar e voar.

No Instituto de Biociências Moleculares da UQ, pesquisadores estudando inflamação celular empregam microscopia de folha de luz de grade para capturar imagens 4D de alta resolução de processos celulares vivos. Vistas através de um processo de modelagem matemática conhecido como microscopia de deconvolução, as imagens fornecem um olhar sem precedentes, em tempo real, sobre como o câncer se forma. A solução de armazenamento Wiener ajuda a tornar isso possível, incluindo a redução do tempo de deconvolução em mais de 70%. O RCC economizou tempo adicional dos pesquisadores construindo um portal amigável para simplificar tarefas de deconvolução.

Temos que fornecer a melhor infraestrutura possível para apoiar uma enorme gama de empreendimentos de pesquisa. Dado o crescimento exponencial dos dados, também precisamos alcançar economias de escala," diz Carroll. "A IBM e a Sundata ajudam a tornar isso possível." 

Por mais de um século, a Universidade de Queensland (UQ) (link fora de ibm.com) manteve uma reputação global por entregar liderança de conhecimento para um mundo melhor. Os rankings mais prestigiados e amplamente reconhecidos das universidades mundiais consistentemente colocam a UQ entre as melhores universidades do mundo. A UQ também ganhou mais prêmios nacionais de ensino do que qualquer outra universidade australiana. Esse compromisso com o ensino de qualidade empodera nossos 53.600 alunos atuais, que estudam nos três campi da UQ, para criar mudanças positivas para a sociedade. Nossa pesquisa tem um impacto global, entregue por uma comunidade de pesquisa interdisciplinar de mais de 1500 pesquisadores em nossas seis faculdades, oito institutos de pesquisa e mais de 100 centros de pesquisa.