A Qubit Pharmaceuticals valida candidatos a medicamentos cinco vezes mais rapidamente com a Equinix

Simulação de nível quântico sem surpresas de custo de hiperescala

A Qubit Pharmaceuticals projeta medicamentos inovadores simulando moléculas no nível quântico, trabalho que exige milhões de cálculos intensivos em GPU. Para obter custos previsíveis e desempenho consistente para essa demanda, a Qubit fez uma parceria com a Axians e a Equinix para implantar um cluster dedicado com 192 GPUs em um data center carrier-neutral em Paris.

Em vez de selecionar candidatos a medicamentos por meio de testes laboratoriais exaustivos, a Qubit executa simulações paralelas com precisão no nível quântico em sua plataforma Atlas para identificar e refinar digitalmente moléculas candidatas. A Qubit obteve uma aceleração de 83% no prazo entre o alvo e o hit em um programa principal em comparação com os métodos tradicionais de descoberta de medicamentos, com apenas 6% dos compostos projetados exigindo síntese física.

Uma missão para decodificar a complexidade da natureza

A Qubit Pharmaceuticals é pioneira em descoberta molecular. Sua principal tecnologia, Atlas, é uma plataforma de computação científica de cloud nativa construída para replicar digitalmente e acelerar o trabalho de um laboratório de química tradicional. "Nossa missão é encontrar novas moléculas que possam fazer parte de tratamentos inovadores para doenças que atualmente são consideradas incuráveis com os métodos existentes", afirmou Romain Delassus, Diretor de produtos e TI da Qubit.

No centro dessa missão está uma tarefa aparentemente simples: prever como uma molécula candidata irá interagir com um alvo no corpo humano e com o corpo humano em geral. "O Atlas é uma plataforma de simulação", explicou Delassus. "Permite projetar experimentos químicos e elaborar os vários estágios de um experimento e, em seguida, o Atlas orquestra toda a computação por trás dele." Krystel El Hage, Diretora da Plataforma de RNA e líder do programa de descoberta de medicamentos na Qubit, confia no Atlas todos os dias para projetar pequenas moléculas que podem se ligar com alta afinidade a um alvo causador de doenças. "É a interface que reúne tudo: simulação, dados, IA", ressaltou.

Como a natureza é dinâmica, e não estática, a Qubit não pode se basear em uma única representação instantânea de uma molécula. "Precisamos analisar o que chamamos de dinâmica molecular, uma espécie de filme do que está acontecendo entre uma molécula e seu alvo. Esses filmes precisam de alguns milhões de quadros para fornecer informações suficientes, e cada quadro requer um cálculo no nível quântico", explicou Delassus.

Quando a cloud não conseguia acompanhar o ritmo

"A computação de GPU pode ser encontrada em hiperescaladores, mas é muito cara, e os hiperescaladores estão sempre impulsionando novas tecnologias. Queríamos otimizar nossos algoritmos em hardware específico para obter todos os benefícios dele", comentou Delassus.

O encargo silencioso de uma infraestrutura não confiável

Para os cientistas da Qubit, o custo do desempenho inconsistente da rede na infraestrutura em cloud não apareceu em uma planilha, mas em um ritmo perdido. "Os principais problemas de infraestrutura que vimos foram falhas de hardware ou simulações sendo interrompidas no meio simplesmente por causa de um problema de conexão", observou El Hage. "Às vezes, uma simulação é interrompida dois nanossegundos antes do final esperado, que já chegou a durar cinco dias." Essa perda de ritmo acarretou um custo financeiro real. Como a Qubit trabalha com parceiros externos para sintetizar os compostos que suas simulações identificam, uma simulação paralisada pode deixar esses parceiros ociosos.

Criação de um ambiente de computação dedicado e conectado

Para resolver o problema pela raiz, a Qubit formou uma parceria de ponta a ponta com a Axians e a Equinix. Em vez de alugar capacidade variável de hiperescala, a Qubit implantou seu próprio cluster dedicado de 192 GPUs em um data center da Equinix carrier-neutral e seguro próximo a Paris. Igualmente importante é o modo como esse cluster se conecta ao restante da pilha de tecnologia da Qubit. O próprio Atlas é executado em cloud, no AWS, enquanto as cargas de trabalho de simulação mais pesadas são executadas na infraestrutura dedicada da Equinix, com os dois ambientes vinculados por uma conexão privada em vez da Internet pública.

Descoberta de medicamentos mais rápida e mais confiável

Desde a implantação de seu cluster Equinix, a Qubit tem sido capaz de prosseguir da ideia para o resultado validado cinco vezes mais rapidamente, de acordo com Delassus, uma mudança que se mostra mais concretamente nos resultados de programas individuais de descoberta de medicamentos.

"Conseguimos passar do alvo ao hit com uma aceleração de 83%, e do hit ao lead em 66% menos tempo, em comparação com os padrões do setor", acrescentou El Hage. "Também tivemos uma redução de 75% no custo deste programa."

Uma base para parceria e crescimento

A decisão sobre infraestrutura tem implicações que vão muito além de qualquer programa de pesquisa individual. Tendo anteriormente executado operações globais de HPC para a Eli Lilly, Andrea de Souza, Diretora de desenvolvimento corporativo da Qubit, entende a escala e a confiabilidade que a descoberta de medicamentos exige em escala industrial. Com base nessa experiência, Souza considera que a parceria com a Equinix representa um mesmo padrão. "Nossa parceria com a Equinix nos proporciona um ecossistema de computação que permite que a Qubit opere em nível industrial", afirma.

Para Souza, a parceria tem uma dimensão tanto estratégica quanto técnica. Com o risco de infraestrutura totalmente eliminado da equação, a equipe da Qubit pode se concentrar no que diferencia a empresa comercialmente.

Preparação para a era quântica

As ambições da Qubit vão além dos clusters de GPU atuais. A empresa já está preparando sua pilha de software, por meio de um produto chamado Hyperion, para ser executado em hardware nativo quântico assim que se tornar comercialmente viável.

"Daqui a cinco anos, teremos o hardware quântico real", comentou Delassus. "Como fizemos com a Equinix, precisamos do melhor hardware para oferecer os resultados mais precisos aos nossos químicos, por isso, já estamos nos preparando para portar nossos algoritmos para hardware nativo quântico. Assim que esse hardware for implantado por uma empresa como a nossa, ampliaremos nosso cluster e o hospedaremos no data center da Equinix."

Benefícios

Computação previsível e de alta utilização

O cluster dedicado de 192 GPUs da Qubit é executado com intensidade extraordinária. No ano passado, a empresa orquestrou 1,6 milhão de horas de simulação de GPU, uma média de cerca de 170 GPUs em execução contínua, 24 horas por dia.

Conectividade direta e privada com a cloud

Uma conexão privada entre o cluster da Qubit hospedado pela Equinix e seu ambiente AWS mantém intacta a flexibilidade da cloud do Atlas, ao mesmo tempo em que oferece às cargas de trabalho mais pesadas desempenho dedicado e previsível.

Infraestrutura soberana e autogerenciada

Como o cluster é o próprio hardware da Qubit em um data center francês, a empresa pode oferecer aos clientes a propriedade total dos dados, conformidade regulatória local e segurança de PI.