Suvaldyti superkompiuterį

Pasaulinėse superkompiuterių lenktynėse varžosi ir panevėžietis tyrėjas, mokslinės programinės įrangos kūrėjas Raimondas Galvelis. Dabartiniuose savo projektuose daugiausia dėmesio jis skiria kompiuteriniam vaistų atradimui, naudojant molekulines simuliacijas.

Įsivaizduokite kompiuterį, per sekundę atliekantį milijardus skaičiavimo operacijų. Šių kompiuterių galimybes pirmiausia įvertino pasaulio mokslininkai. Superkompiuteriais atliekant našiuosius skaičiavimus, kuriamos ypač tikslios prognozės, vykdomi žmogaus genomo tyrimai. Superkompiuteriai pasitelkiami karinėje pramonėje, kuriant dirbantį intelektą, o užuot atlikus vaistų bandymus su gyvūnais, jie simuliuojami skaitmeninėje aplinkoje.

Šiuo metu R. Galvelis darbuojasi kompanijoje, kuriančioje programinę įrangą kompiuterizuotam vaistų kūrimui. Raimondas programuoja įvairius algoritmus biologinių sistemų modeliavimui atominiame lygmenyje.

„Dabartiniai mano projektai susiję su grafinių plokščių ir kitų didelio našumo skaičiavimo įrenginių pritaikymu molekulinėms simuliacijoms bei dirbtinio intelekto panaudojimu didinant simuliacijų tikslumą ir patikimumą“, – aiškina R. Galvelis.

Turbūt dažnam teko girdėti apie ypač galingų superkompiuterių

Šiuo metu R. Galvelis darbuojasi kompanijoje, kuriančioje programinę įrangą kompiuterizuotam vaistų kūrimui.

panaudojimo galimybės moksle – mokslininkai jau atlieka neįtikėtinai sudėtingus ir ambicingus tyrimus, o superkompiuterių galimybės jau dabar atrodo beribės.

Pasak R. Galvelio, visa biologija yra tik molekulės ir jų cheminės reakcijos, visa chemija – tik fizikinės sąveikos tarp atomų branduolių ir elektronų, o visa fizika – tik įvairūs matematiniai modeliai ir lygtys. Turint pakankamai galingą kompiuterį, būtų galima viską modeliuoti ir suprasti, bet, deja, dabartiniai superkomputeriai dar nėra pakankamai galingi.

Anot jo, jau įmanoma tiksliai modeliuoti mažų molekulių savybes ir jų chemines reakcijas, bet biomolekulės tam dar yra per didelės.

„Turbūt prireiks dar kelių dešimtmečių technologinės pažangos, kol bus įmanoma pilnai modeliuoti biologiją. Bet naudojant įvairius suprastinimus, jau įmanoma bent iš dalies modeliuoti biologines sistemas, kaip pavyzdžiui, vaistų sąveiką su receptoriais, nors dažnai tam dar pritrūksta tikslumo ir patikimumo“, – pasakoja Raimondas, kuriam didžiausias įvertinimas yra, kai jo mokslinio darbo rezultatai panaudojami praktiškai ir prisideda technologinio progreso.

Istoriniai metai

Nuo tada, kai išvyko iš Panevėžio, R. Galvelis jau gyveno penkiuose skirtinguose miestuose, trijose šalyse. Buvęs panevėžietis juokiasi, jog palyginus su pažįstamų mokslininkų patirtimi, tai nėra daug. Anot jo, iš vienos pusės, galimybė pagyventi skirtingose šalyse ir pažinti skirtingas kultūras yra nuotykis. Iš kitos pusės – tai ir sunkumas.

„Kiekvieną kartą reikia prisitaikyti prie naujos aplinkos, susirasti naujų draugų ir, žinoma, ne visada patogu ar greita grįžti į Lietuvą aplankyti artimuosius“, – sako mokslininkas.

Taip pat, anot jo, didžioji dalis projektinių darbų trunka 3-5 metus, o po to vėl tenka ieškoti naujo darbo. Žinoma, yra pastovių darbų universitetuose ar aukštųjų technologijų kompanijose, bet tuomet, Raimondo tvirtinimu, esi priverstas konkuruoti su visu pasauliu.

„Universitetuose daugiau kūrybinės laisvės, bet daug laiko tenka sugaišti be perstojo rašant projektus ir užsiimant kitokia administracine veikla. Kompanijose mažiau kūrybinės laisvės, bet daugiau laiko skiriama moksliniam darbui“, – pastebi Raimondas.

Kelis ateinančius metus R. Galvelis greičiausiai dirbs dabartinėje kompanijoje. Dėl pandemijos žymiai padidėjo susidomėjimas jų kuriama programine įranga, tad pastarieji metai buvo geriausi per visą kompanijos istoriją. Anot Raimondo, šiuo metu dėl vis dar siautėjančio koronaviruso būtų sudėtinga kraustyti į kitą šalį, kita vertus – nuotolinis darbas pasidarė norma, tad gal pirmą kartą gyvenime jis pakeis darbą, nekeisdamas miesto ar šalies.

Šiuo metu R. Galvelis gyvena ir dirba Barselonoje, Ispanijoje. Visa jo darbo patirtis šioje šalyje yra privačioje kompanijoje.

Paveikė mokytojos gąsdinimai

Gamtos mokslais R. Galvelis susidomėjo dar pradinėse klasėse. Pas senelius tuomet aptiko keletą senų mokyklinių vadovėlių ir įvairių mokslo populiarinimo knygų. Nors mažai kas dar buvo tose knygose suprantama, bet sužadino smalsumą ir norą suprasti sudėtingas schemas ir lygtis.

Vėliau sekė dalyvavimas fizikos ir chemijos olimpiadose. Raimondas dabar juokiasi prisiminęs, jog dalyvauti olimpiadose jis pradėjo dėl lietuvių kalbos mokytojos, kuri vis gąsdino, kad gerai neišlaikius lietuvių kalbos egzamino, bus labai sunku įstoti į universitetą. Pasidomėjęs Vilniaus universiteto stojimo taisyklėmis, sužinojo, kad laimėjus prizinę vietą miesto fizikos ar chemijos olimpiadoje, galima gauti daugiau balų, negu išlaikius lietuvių kalbos egzaminą šimtukui.

Pirmieji bandymai olimpiadose nebuvo sėkmingi – 9-oje klasėje nieko nelaimėjo. Tačiau jau po metų gabus moksleivis užėmė antrąją vietą miesto chemijos olimpiadoje. To jau būtų užtekę, kad galėtų nekreipti dėmesio į mokytojos gąsdinimus, bet nesustojo.

11-oje klasėje laimėjo antrąją vietą Lietuvos chemijos olimpiadoje, atstovavo Lietuvą Baltijos šalių chemijos olimpiadoje ir netgi pateko į Tarptautinę chemijos olimpiadą, kur laimėjo bronzos medalį. Paskutiniai metai Raimondui buvo įsimintiniausi – Baltijos šalių chemijos olimpiadoje jis laimėjo pirmąją vietą, o Tarptautinėje chemijos olimpiadoje pasidabino aukso medaliu.

Pažintis su „K kompiuteriu“

Studijų metais Vilniaus universitete, Chemijos fakultete, R. Galvelis specializavausi į teorinę ir fizikinę chemiją, tad bakalauriniam savo darbui pasirinko MOCVD laboratoriją, tyrinėjančią plonų sluoksnių nusodinimą iš garų fazės. Jo darbas buvo apie lantano-cerio manganitų sluoksnius ir jų įdomias elektrines ir magnetines savybes, kurios galbūt galės būti panaudotos ateities elektronikos prietaisuose. Tokios srities laboratorijoje panevėžiečio mokslininko darbas buvo daugiau susijęs su reaktoriais ir kompiuteriais, nei su kolbomis ir mėgintuvėliais.

Be gamtos mokslų R. Galvelį visada žavėjo kompiuteriai ir programavimas. Sutapimas, kad VU Chemijos bei Matematikos ir informatikos fakultetai yra greta vienas kito. Tad didžioji dalis Raimondo laisvųjų studijų dalykų buvo susijęs su matematiniu modeliavimu ir programavimu. Doktorantūros studijoms jis pradėjo ieškoti dalyko, glaudžiai susijusio su teorine chemija ir informacinėmis technologijomis.

Raimondo nuomone, sričių, kuriose Lietuvoje būtų įmanoma pirmauti, galėtų būti ir daugiau, tačiau aukštosios technologijos reikalauja didelių investicijų, kurios greitai neatsiperka.

R. Galvelis gavo pasiūlymą iš University College Londone. Jo tyrimų projektas buvo apie porėtų metal-organinių struktūrų prognozavimą ir jų savybių modeliavimą. Mokslininko tvirtinimu, galbūt ateityje tai galės būti pritaikyta chemijos pramonėje dujų absorbcijai ir heterogenei katalizei. Doktorantūros metais jis taip pat gavo nemažai patirties apie didelio našumo skaičiavimus, superkompiuterius ir jų programavimą.

Apgynus daktaro laipsnį, R. Galvelio dėmesys nukrypo į Japoniją, kur ką tik buvo pradėjęs veikti „K kompiuteris“, tuo metu pats greičiausias superkompiuteris pasaulyje. Japonijos fizinių ir cheminių mokslų institutas RIKEN turėjo keletą su tuo susijusių darbo pasiūlymų. Iš pradžių R. Galvelis gyveno Kobėje ir tiesiogiai dirbo su „K kompiuteriu“ tobulindamas ir optimizuodamas molekulinės dinamikos simuliacijų programas.

Vėliau jis persikėlė į Tokiją ir tyrinėjo dirbtinio intelekto sistemų pritaikymą molekulinės simuliacijoms.

Po ketverių su pusę metų, praleistų Japonijoje, projektai baigėsi. Kitą įdomų darbą R. Galvelis atrado Ispanijoje – jau trys metai gyvena ir dirba Barselonoje.

Pažanga nesustos

R. Galvelis svarsto, jog prisiminus senelių pasakojimus, kaip jiems įvedė elektrą, ar tėvų istorijas, kaip jie pirmą kartą žiūrėjo spalvotą televizorių, kyla klausimas, ką mūsų kartą pasakos savo palikuoniams.

„Ar tai bus apie pirmą išsiųstą elektroninį laišką, o gal apie pirmąjį pasivažinėjimą pilnai autonominiu automobiliu? Technologinė pažanga artimiausiu metu tikrai nesustos ir istoriškai žvelgiant, ši pažanga beveik visada tik gerino gyvenimo sąlygas“, – pastebi mokslininkas.

R. Galvelis skaičiuoja, jog nemažai jo studijų draugų, kurie pasiliko Lietuvoje ir dirba su aukštosiomis technologijoms, pasirinko biotechnologijų sritį. Lietuva taip pat garsėja savo kuriamomis lazerių technologijomis. Jo nuomone, sričių, kuriose būtų įmanoma pirmauti, galėtų būti ir daugiau, tačiau aukštosios technologijos reikalauja didelių investicijų, kurios greitai neatsiperka.

„Tad natūralu, kad Lietuva būdama maža ir dar ne pati turtingiausia šalis, negali investuoti į viską. Bet augant Lietuvos ekonomikai, technologijų padėtis tikrai irgi gerės“, – viliasi mokslininkas.