Zprostředkováváme efektivní využití naší špičkové národní superpočítačové infrastruktury za účelem zvýšení konkurenceschopnosti a inovativnosti české vědy a průmyslu. IT4Innovations primárně poskytuje výpočetní čas výzkumníkům a akademickým pracovníkům z České republiky v rámci veřejné grantové soutěže. V rámci této soutěže bylo v letech 2013—2018 podpořeno 528 projektů v celkovém objemu 533 miliónů jádrohodin, přičemž požadavky výzkumníků v tomto období přesáhly 670 miliónů jádrohodin (jádrohodina = jedno procesorové jádro na hodinu).

Vybrané ukazatele

Počty projektů v jednotlivých vědních oblastech v 2019 [%]

 

 

Využití superpočítače jednotlivými institucemi v 2019 [%]

 

 
10+
 institucí využívajících výpočetní čas
2 000+
uživatelů
530+
 projektů na výp. času
550+
miliónů jádrohodin

Co se u nás počítá

Podporujeme špičkový výzkum a inovace ve všech vědních oblastech.

 
Vybrané projekty z 19. Veřejné grantové soutěže


Hledání nových protirakovinných sloučenin a zkoumání jejich mechanismu účinku

Výzva: 19. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Dr. Olena Mokshyna
Instituce: Institut molekulární a translační medicíny, Univerzita Palackého
Oblast: Vědy o životě

Vývoj nových protinádorových činidel je zdlouhavý a komplikovaný proces, který zahrnuje výzkum mnoha potenciálních látek. Bystin je kompaktní protein, jenž podporuje růst lidských rakovinových buněk. Přestože vypadá jako slibný cíl pro léčiva, nebylo u něj v minulosti identifikováno žádné místo vazby. Olena Mokshyna, která na svůj projekt získala 510 tisíc jádrohodin, zjistila, že bystin má dvě primární mělká vazebná místa. Díky výzkumu mechanismů vazby slibných sloučenin vytvořila stabilní vazebné pozice pro většinu ligandů a rozlišila dvě hlavní skupiny ligandů s různou aktivitou. Její snahou je dále prozkoumat dynamiku bystinu pomocí vylepšených metod vzorkování a provést výpočty volné energie systémů ligand-protein. Použití metod klade důraz na metadynamické simulace, což umožní prozkoumat mechanismus působení ligandů in silico. Druhým cílovým proteinem je CYP2w1. Jeho jedinečnost spočívá v tom, že je většinou exprimován v nádorových buňkách, nikoli ve zdravých tkáních. Díky tomu je ideálním cílem pro selektivní protinádorová činidla. V současné době existuje několik sloučenin, které se nejen selektivně vážou na metabolické místo proteinu, ale také se změní v cytotoxickou sloučeninu, čímž zničí rakovinovou buňku, ale nepoškodí zdravé tkáně. Olena Mokshyna hodlá provést virtuální screening a vybrat sloučeniny s podobným působením pro další experimentální testování. Výsledky jejího projektu usnadní vývoj protinádorových léčiv a léků proti Diamondově-Blackfanově anémii.


Dvojitá šroubovice deoxyribonukleové kyseliny (DNA) se skládá ze dvou komplementárních řetězců, které jsou spojeny pomocí Watson-Crickovského párování bází. Nesprávné párování bází může vést k rozvoji dědičných genetických chorob, rakoviny a stárnutí. Organismy proto vyvinuly několik přístupů, jak tyto chyby v párování bází detekovat, opravit a tím udržet integritu genetické informace do následujících generací. Jedním z nich je MMR (anglicky: mismatch repair), ve kterém enzym MutS rozpoznává chybné párování a při jeho nalezení spouští kaskádu procesů vedoucí k jeho opravě. Petr Kulhánek a jeho tým se v předchozích studiích pokusili rozluštit, jak může MutS účinně detekovat nesprávné páry bází. Využili k tomu metody molekulové mechaniky a dynamiky, které využívají zjednodušený fyzikální popis. Ten za cenu nižší přesnosti, umožňuje studovat velké biomolekulární systémy. Získaný výpočetní čas 532 tisíc jádrohodin využije Petr Kulhánek pro kvantově-chemické výpočty k ověření přesnosti výsledků získaných v předchozích studiích. Tímto způsobem získá nejenom informace o kvalitě zjednodušeného fyzikálního popisu, ale také podrobnější informace o jednotlivých interakcích v nekomplementárních párech bází a jejich významu pro rozpoznávání enzymem MutS. Získané poznatky jsou důležité pro budoucí racionální návrh chemických látek vhodných k protirakovinné terapii, která bude cílit na poškozenou DNA.


Kvantově mechanické modelování nesprávně párované DNA

Výzva: 19. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: RNDr. Petr Kulhánek Ph.D.
Instituce: CEITEC, Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě



Návrh nového inteligentního materiálu s magnetickou tvarovou pamětí

Výzva: 19. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Ing. Martin Zelený, Ph.D.
Instituce: Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova
Oblast: Materiálové vědy

Slitiny s magnetickou tvarovou pamětí mají díky mimořádným vlastnostem své multiferoické martenzitické struktury široký aplikační potenciál pro výrobu aktuátorů, senzorů, generátorů energie a magnetických chladicích systémů. Makroskopickou deformaci těchto materiálů v externím magnetickém poli způsobuje velmi vysoká pohyblivost hranic dvojčatění v kombinaci s vysokou magnetickou anisotropií. Provozní teploty dosud připravených materiálů jsou však příliš nízké pro využití v průmyslu, což je způsobeno jejich nízkými transformačními teplotami při přechodu mezi vysokoteplotními fázemi austenitem a martenzitem. V rámci projektu OP VVV MATFUN, na který Martin Zelený získal v první periodě více než 4,1 milionů jádrohodin, se zaměří na hledání nových materiálů s vysokým aplikačním potenciálem, jež kombinují stabilitu martenzitické fáze při vysoké teplotě s její vysokou magnetickou anizotropií a nízkým napětím potřebným pro pohyb hranic dvojčatění, což jsou důležité předpoklady pro vývoj slitin s magnetickou tvarovou pamětí. Takovéto slitiny následně umožní miniaturizaci a vývoj nových zařízení v robotice, automobilovém, leteckém a biomedicínském průmyslu. Kromě hledání nových kandidátů pro experimentální přípravu bude Martin Zelený hlouběji zkoumat i základní aspekty multiferoického chování slitin s magnetickou tvarovou pamětí, jako je například fyzikální původ martenzitické transformace nebo pohyblivosti hranic dvojčatění.


Technologie jaderné fúze by nám v budoucnu mohla pomoci vyrábět energii tak, aniž bychom do atmosféry vypouštěli velké množství skleníkových plynů nebo aniž bychom za sebou zanechávali radioaktivní odpad s dlouhou životností. Mezi všemi možnými přístupy k fúzi se jeví jako nejslibnější tokamak. Koncept zahrnuje použití magnetických polí k omezení plazmy, která je natolik horká, že udrží fúzi uvnitř plazmy. V rámci mezinárodního projektu pod názvem ITER se v jižní Francii staví nový tokamak. Pokud bude toto zařízení úspěšné, bude prvním svého druhu, jež bude vyrábět čistou energii. COMPASS je malý tokamak nacházející se v Praze. Ten umožňuje vědecké zkoumání různých fyzikálních otázek souvisejících s provozem budoucího projektu ITER. Fabien Jaulmes a jeho tým získal více než 1,7 milionů jádrohodin výpočetního času na projekt, ve kterém se zaměří na studium a modelaci chování částic v úzkopásmovém zobrazení, což může mít dopad na budoucí návrh systému a jeho integraci do COMPASSu, jakož i na plánovanou modernizaci stroje v roce 2022. Předmětem tohoto výzkumu je přinést lepší vědecké porozumění tokamakových jaderných elektráren a levnější a udržitelnější způsob výroby elektřiny ve velkém měřítku. Tato studie má za cíl optimalizovat topné systémy a může mít obrovský dopad na náklady a údržbu budoucích demonstračních reaktorů elektrárny. 


Počítačové modelování rychlých iontových drah v tokamakových plazmatech

Výzva: 19. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Dr. Fabien Jaulmes
Instituce: Ústav fyziky plazmatu AV ČR
Oblast: Vědy o Zemi



Termodynamika aktiniového kovu

Výzva: 19. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Bc. et Bc. Lukáš Kývala
Instituce: IT4Innovations, VŠB-TUO
Oblast: Materiálové vědy

Poločas rozpadu nejstabilnějšího izotopu aktinia je pouhých 21,77 let. Díky tomu je jeho koncentrace v přírodě značně nízká. Nebýt jedním z produktů rozpadu thoria a uranu, již dávno by z naší Země vymizel. Z důvodu jeho vysoké radioaktivity a vzácnosti bylo provedeno jen několik experimentů s jeho kovovou formou, a tím pádem patří mezi nejméně prozkoumané prvky. I tak základní parametr jako je mřížková konstanta byla po mnoho let předmětem diskuze a její neobvykle nízká hodnota nebyla nikdy zcela objasněna. Lukáš Kývala využije svůj výpočetní čas (272 tisíc jádrohodin) k tomu, aby analyzoval fyzikální vlastnosti aktinia, jeho stabilitu při různých teplotách a sílu relativistických efektů, jelikož v současné době se z aktinia díky jeho vysoké radioaktivitě (zhruba 150krát vyšší než u radia) stal preferovaný prvek v radioterapii. Výzkum aktinia může nejen pomoci k porozumění fyziky aktinoidů, ale získané znalosti mohou být užitečné taktéž v jeho aplikacích, jako je zdroj neutronů nebo geochemický indikátor pro hluboký oběh mořské vody. Navíc, jeho schopnost dodávat stabilní množství tepla je vhodná pro výrobu elektřiny v kosmu, kde sluneční energie není k dispozici (tj. pro mise na odvrácené straně Měsíce).


Seismologický tým z Katedry geofyziky MFF UK se v projektu s výpočetní kapacitou 481 tisíc jádrohodin zaměří na studium parametrů modelů zdroje zemětřesení, které ovlivňují proces šíření trhliny na zlomu. Na základě náhodného vzorkování vytvoří velký počet simulací šíření trhliny (až několik desítek tisíc). Avšak ne všechna taková syntetická “zemětřesení” odpovídají skutečným jevům. Ze všech simulovaných jevů se proto statisticky vyberou ty, které vykazují shodu s pozorováními skutečných zemětřesení, tj. s empirickým modelem silných pohybů půdy. Výsledkem bude rozsáhlá databáze scénářů zemětřesení (několik tisíc) s různým magnitudem a různou složitostí šíření trhliny. Tyto jevy vychází z předepsaných fyzikálních zákonů pro procesy na zlomu a zároveň budí realistické pohyby půdy. Díky obsáhlosti této syntetické databáze a její nezatíženosti chybami pozorování se v další analýze porovnají charakteristiky jako doba trvání, velikost trhliny, pokles napětí a energetická bilance s jejich protějšky určenými ze skutečných jevů. V tomto projektu bude klíčové studium získaných parametrů zákona tření (jejich rozptylu a případných korelací), které nelze přímo změřit v případě reálných jevů a které mají významný vliv na výsledné pohyby půdy. Studium seismického zdroje pomocí numerických simulací tak může být prospěšné i pro vyhodnocování účinků zemětřesení a seismického ohrožení.


Parametry modelů seismického zdroje budícícho realisitické pohyby půdy

Výzva: 19. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Mgr. Ľubica Valentová, Ph.D
Instituce: Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova
Oblast: Vědy o Zemi

 

 

Publikace s přehledy projektů našich uživatelů