Uživatelé a jejich projekty

Univerzální model pro návrh biomolekul

Výzva: 34. Veřejná grantová soutěž, OPEN-34-1

Hlavní řešitel: Anton Bushuiev

Instituce: České vysoké učení technické v Praze

Oblast: biovědy

Vědci z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT využijí výkon jednoho z nejvýkonnějších evropských superpočítačů LUMI k vývoji umělé inteligence, která pomůže navrhovat nové léky. Tento chytrý model se bude učit z trojrozměrných snímků molekul, jak navzájem interagují, případně jak si konkurují. Díky tomu dokáže navrhnout nové látky, které cíleně působící na molekuly spojené s nemocemi, jako jsou virové infekce nebo rakovina. Vědci následně ověří navržené molekuly v laboratoři. Výsledný nástroj bude k dispozici široké vědecké i lékařské komunitě. Výzkum je součástí Centra excelence CLARA, financovaného z Operačního programu Jan Amos Komenský.

Jak tekutiny reagují s plyny pod tlakem:
od zemního plynu k vodíkové ekonomice

Výzva: 34. Veřejná grantová soutěž, OPEN-34-13

Hlavní řešitel: Jan Heyda

Instituce: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Oblast: materiálové vědy

Rozpouštění plynného metanu (za vysokého tlaku 105 bar) a jeho difúze v kapalném p-xylenu probíhá uvnitř 9 mm titanové měřící cely. Časový vývoj těchto dějů, včetně pozice a tvaru rozhranní (zelená a růžová křivka), sledujeme pomocí unikátní neutronové zobrazovací metody. Molekulárně-dynamické simulace poskytují pohled v subnanometrovém měřítku na uspořádání metanu v plynu (černé kuličky), na rozhraní (modré) a uvnitř (žluté) kapalného p-xylenu (tyrkysová oblast). Kombinace experimentů a simulací umožňuje vyhodnotit důležité fyzikálně-chemické vlastnosti těchto systémů v podmínkách blízkých praxi energetického průmyslu.

Vědci z VŠCHT Praha využijí výkon superpočítačů Barbora a Karolina k výzkumu, jak vybrané kapaliny interagují s plyny, jako je metan, etan nebo vodík, při vysokém tlaku. Tyto poznatky jsou důležité jak pro současný průmysl zemního plynu, tak pro nastupující vodíkovou ekonomiku. Metanol je inhibitorem nežádoucí tvorby hydrátu metanu v současné energetice. Metanol a toluen jsou perspektivními kapalnými organickými nosiči vodíku (LOHC) v budoucích energetických systémech. Pomocí molekulárních simulací tým detailně zkoumá nevazebné interakce a doplňuje tak unikátní neutronová zobrazení vysokotlakých systémů prováděná ve spolupráci s vědci z Paul Scherrer Institut (PSI). Výzkum je součástí česko-švýcarského projektu „Vlastnosti kapalin vystavených stlačenému metanu, etanu a vodíku“ GA ČR–SNSF 23-04741K.

Umělá inteligence pro lepší diagnostiku a léčbu osteoporózy

Výzva: 34. Veřejná grantová soutěž, OPEN-34-72

Hlavní řešitel: Martin Špetlík

Instituce: Technická univerzita v Liberci

Oblast: biovědy

Výzkumnému týmu z Technické univerzity v Liberci pomáhá superpočítač LUMI vytvořit rozšířený soubor dat z klinických CT snímků kostí pomocí generativních modelů strojového učení. Cílem je lépe porozumět tomu, jak rozdíly v tvaru a struktuře kostí mezi lidmi souvisejí s jejich přestavbou – procesem nezbytným pro zdravou funkci kostí.

Vědci zkoumají, zda lze z CT snímků odhalit míru mechanického zatížení, které kosti pacientů zažívají. Takové poznatky by mohly otevřít cestu k přesnější a individuálně cílené léčbě osteoporózy. Nedostatek dostupných klinických dat chtějí překonat vytvářením realistických umělých CT snímků s využitím pokročilých generativních neuronových sítí.

Výsledky mohou přispět k včasnější diagnostice, účinnější léčbě i prevenci zlomenin, a tím snížit zdravotní i ekonomickou zátěž stárnoucí populace. Výzkum je součástí projektu GA ČR 24-10862S – Datově poháněné modelování morfologie a minerální hustoty kosti.

Plasticita u nitinolu

Výzva: 34. Veřejná grantová soutěž, OPEN-34-88

Hlavní řešitel: Miroslav Černý

Instituce: CEITEC

Oblast: materiálové vědy

Ukázka atomární simulace plastické deformace v martenzitické struktuře nitinolu. V této struktuře byl popsán nový mechanismus plastické deformace, tzv. kwinking (označení vzniklo spojením slov twining a kinking) kombinující mechanismus dvojčatění a anizotropní plastický skluz.

Výzkumný tým z CEITEC, Vysokého učení technického v Brně a Akademie věd ČR využívá superpočítače Karolina, LUMI a Barbora k detailnímu studiu vlastností slitiny niklu a titanu – nitinolu (NiTi). Nitinol je díky své schopnosti vrátit se po deformaci a následném zahřátí do původního tvaru (jev zvaný tvarová paměť) jedinečným materiálem s širokým využitím – od lékařských pomůcek až po technické součástky. Vedle jevu tvarové paměti vykazuje nitinol i překvapivě vysokou tvárnost, tj. schopnost se plasticky deformovat.

Za touto unikátní kombinací vlastností jsou dosud nepopsané mechanismy probíhající na atomární úrovni. Při jejich hledání si vědci pomáhají novými přístupy v atomárních simulacích, jež jsou založeny na strojovém učení a kvantově-mechanických výpočtech a nově umožňují rekonstruovat chování materiálů až na úroveň jednotlivých atomů.

Tento výzkum, jež je součástí projektu GA ČR 25-16285S s názvem „Kwinking concept in NiTi shape memory alloy“, otevírá širší možnosti hledání nových materiálů kombinující jedinečné vlastnosti materiálů s tvarovou pamětí a materiálů s vysokou houževnatostí využívajících tzv. TRIP a TWIP mechanismů.