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Insilico setzt auf High-Performance Computing

Insilico Biotechnology kooperiert mit dem Stuttgarter Höchstleistungsrechenzentrum HLRS, um Berechnungen für die Industrielle und Pharmazeutische Biotechnologie auf neue Spitzenniveaus zu bringen. In einem vom BMWi geförderten Verbundprojekt werden Verfahren zur gleichzeitigen Nutzung tausender Rechenkerne entwickelt, um neuartige und schnellere Vorhersagen zu ermöglichen.

Die Industrie setzt zunehmend biotechnologische Prozesse ein. Zum Beispiel werden Bioethanol, Vitamine, aber auch Medikamente und andere Wertstoffe mithilfe von Mikroorganismen und Säugerzellen hergestellt. Dabei hängt die Wirtschaftskraft der neuen Technologien von ihrer Effizienz ab. Diese Effizienz nachhaltig zu steigern ist eines der Unternehmensziele von Insilico Biotechnology. Zur Vorhersage von Stoffwechselleistungen hat Insilico Biotechnology eine weltweit einzigartige Plattform aufgebaut. Für die grafische Erstellung und Auswertung großer Stoffwechsel-Netzwerke dient die Modellierungs- und Simulationsumgebung Insilico Discovery. Sie liefert umso genauere Vorhersagen, je mehr Daten zum Stoffwechsel verarbeitet und ausgewertet werden können.

Ideal wäre es, für jeden Zeitpunkt der Bioproduktion zu wissen, welche Stoffwechselprodukte in welcher Konzentration in den Zellen vorliegen. Daraus können präzise Vorhersagen zu Schlüsselkomponenten im Stoffwechsel abgeleitet werden. Die Auswertung solcher Zeitverläufe ist jedoch enorm rechenintensiv, würde Monate dauern und ist deshalb wirtschaftlich derzeit nicht sinnvoll. Wenn jedoch genug Rechenpower zur Verfügung stünde, um in wenigen Tagen Ergebnisse zu liefern, können die damit möglichen Simulationen entscheidende Wettbewerbsvorteile sichern.

Hier setzt das neue BMWi-Projekt an. In den zwei Jahren Projektlaufzeit sollen die Leistungsgrenzen der skalierbaren Rechenumgebung von Insilico Biotechnology auf neueste HLRS-Höchstleistungsrechenarchitekturen erweitert werden. Ziel ist es, erstmals Effizienzsteigerungen auf Basis der gesamten Stoffwechselprodukte (Metabolite) eines Produktionsorganismus mit mehreren hundert Komponenten vorherzusagen – und zwar innerhalb weniger Tage. Das ist absolutes Neuland, denn bisher wurden lediglich Teilsysteme des Stoffwechsels mit kaum mehr als zwanzig Stoffwechselprodukten bearbeitet. Neben der Beschleunigung durch parallelen Einsatz schnellster Prozessoren liegt ein Schwerpunkt der Arbeiten darauf, den Stoffwechsel zu modularisieren.

Mit dem Stuttgarter HLRS hat Insilico Biotechnology einen der weltweit wenigen Partner, mit denen die Herausforderung gemeistert werden kann. Das HLRS ist eines der drei deutschen Höchstleistungsrechenzentren. Da die Entwicklung schnellerer Prozessoren inzwischen an ihre Grenzen stößt, geht das HLRS neue Wege, um die Leistungsfähigkeit von Rechnern und damit von Simulationen zu erhöhen. Es leistet Pionierarbeit bei der Verwendung von Multikern-Prozessoren und Grafikkarten für Rechenzwecke und verfügt unter anderem über einen der schnellsten Vektorrechner Europas.

Mithilfe der neuen Technologien entwickelt Insilico Biotechnology neuartige, systemorientierte Dienstleistungen für die Industrielle und Pharmazeutische Biotechnologie. Damit setzt das Unternehmen innovative internationale Standards, von denen Insilico-Partner und -Kunden direkt profitieren.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/pm/insilico-setzt-auf-high-performance-computing