Referatsliterin Infrastrukturen für die Wissenschaft
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Die molekulare Simulation, insbesondere die Molekulardynamik, ist eines der grundlegenden Werkzeuge für unser Verständnis chemischer und biologischer Systeme. Die Verbesserung der Softwareleistung, die Entwicklung leistungsfähigerer Computer und die Verbesserung der Energie-Funktionale haben die Molekulardynamik zu einem prädiktiven Werkzeug gemacht, das in der Lage ist, die Entwicklung von Medikamenten, Biomaterialien, Nanopartikeln, Proteinen und Nukleinsäuren zu beschleunigen. Noch wichtiger ist, dass die Molekulardynamik zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden ist, um die grundlegenden Funktionen biomolekularer Maschinen zu verstehen.
Im Laufe von fast einem halben Jahrhundert Entwicklung hat die wissenschaftliche Gemeinschaft den Schritt vollzogen, von der Simulation kleiner Biomoleküle in vereinfachten Umgebungen zu der Untersuchung ganzer Viren, Zellorganellen und sogar kleiner Zellen. Gleichzeitig ist die Simulationszeit von nur wenigen Pikosekunden (10⁻¹² Sekunden) auf Millisekunden (10⁻³ Sekunden) gestiegen, was zu langen Serien von strukturellen Daten (Trajektorien) führt. Das Endergebnis ist die Erzeugung einer Flut von Daten, die die Gemeinschaft nicht zu verwalten weiß. Förderorganisationen und wissenschaftliche Zeitschriften verlangen die Aufbewahrung der Trajektorien, die in der Regel auf einzelnen Festplatten abgelegt werden, was ihre Wiederverwendung durch andere Gruppen, die Integration in Systeme zur Analyse von externen bioinformatischen Servern oder ihren wichtigen Einsatz beim Training von Algorithmen der künstlichen Intelligenz verhindert. Das Ergebnis ist, dass enorme Datenmengen, die durch den massiven Einsatz von Computern erzeugt wurden (es wird geschätzt, dass etwa 15 % der Ressourcen von „High Performance Computing – HPC“ für Molekulardynamik-Berechnungen verwendet werden), für den wissenschaftlichen Fortschritt unbrauchbar werden, obwohl sie weiterhin Speicherplatz in Rechenzentren beanspruchen.
Es ist an der Zeit, dass Europa eine Infrastruktur zur geordneten Speicherung von Trajektorien schafft und diese mit einer Analyseinfrastruktur ausstattet, die eine universelle Nutzung und die Durchführung von Meta-Studien ermöglicht, die heute noch unmöglich sind, aber entscheidend für das Training neuer Algorithmen des maschinellen Lernens sein werden. Deutchland spielt eine Schlüsselrolle im Bereich der Molekulardynamik aufgrund seiner großen Gemeinschaft und der Kapazität seiner Rechenzentren.
Aus diesem Grund ermutigen wir Sie, die Schaffung einer europäischen Infrastruktur zu unterstützen, die eine rationale Speicherung von Molekulardynamik-Daten ermöglicht und deren anschließende Nutzung für globale Studien fördert. Diese Infrastruktur wird nicht nur die verfügbaren Computerressourcen optimieren, sondern auch neue Chancen eröffnen, unser Wissen über das Funktionieren der Dynamik von Biomolekülen zu verbessern.
