O projeto financiado pela Fundação Butantan e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) ficou conhecido como “a Vital”, no feminino mesmo, como forma de homenagear as tantas mulheres pesquisadoras do Butantan, que são maioria.

“A Vital possui 224 cores de processamento, três terabytes (TB) de memória RAM, 2x GPU V100 com performance de 250 teraflops e capacidade de armazenamento de 500TB – um gigante comparado a um bom notebook que tem, em média, quatro cores de processamento e de oito a 16 gigabytes de memória RAM e 500GB de armazenamento. Essa infraestrutura representa um salto tecnológico entre os últimos servidores atuais do Instituto e contribui para a crescente demanda por capacidade computacional dos diferentes projetos da instituição”, afirma Milton.

Os servidores que antecederam a Vital foram o Illumina (32 cores e 132 gigabytes (GB) de memória RAM); o CETICS (64 cores e 256 GB); e o Biota (144 cores e 1 TB de memória RAM). No futuro, a própria Vital deve ser superado por um novo servidor de alto desempenho, que contará com mais de 8 mil cores de processamento e performance de até 300TFlops de armazenamento, em um projeto realizado em conjunto com a FAPESP. 

Acesso estratégico a dados científicos  

O Núcleo de Bioinformática e Biologia Computacional do Butantan (NBBC), responsável pela implementação do Vital em 2020, e por pesquisas na área de Biologia Computacional e Bioinformática é peça-chave para garantir o funcionamento da infraestrutura, coordenar sua utilização, alavancar e interagir com diversos projetos nela associados. 

Atualmente, há 22 pesquisadores, ao menos 150 usuários e 104 projetos vinculados ao Servidor Vital provenientes dos laboratórios do Centro de Desenvolvimento Científico (CDC), do Centro de Desenvolvimento e Inovação (CDI), do Laboratório Estratégico de Diagnóstico Molecular e da Escola de Ensino Superior do Butantan (ESIB).

“Antes da Vital, os pesquisadores desenvolviam seus projetos em diferentes servidores, e havia menos de sete pesquisadores institucionais que trabalhavam com bioinformática. Agora, todos os profissionais, alunos e técnicos que tenham alguma análise que precise de processamento de alto desempenho computacional, podem usar a Vital. Isso permite democratizar e ampliar o acesso à ciência de dados no Instituto Butantan”, afirma o pesquisador.

Além do armazenamento e processamento de grandes volumes de dados gerados internamente pelos pesquisadores e pelas áreas produtivas do Instituto, a Vital permite o acesso integrado a bases de dados internacionais espelhadas localmente, como o Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia (NCBI) dos Estados Unidos e bancos de dados europeus do Instituto Europeu de Bioinformática (EBI-EMBL). 

Os pesquisadores têm acesso direto a diversos softwares especializados de Bioinformática em biologia molecular, bioquímica, biofísica e saúde, sejam eles “open source” ou comerciais. 

“As Placas NVIDIA-GPU V100 têm possibilitado aos pesquisadores realizarem estudos de predição Estrutural 3D de proteínas, modelagem e dinâmica molecular para interação entre proteínas, antígeno-anticorpo, entre outros estudos moleculares e evolutivos, reduzindo o tempo de processamento de meses para semanas, além de permitir desenvolvimento de algoritmos e análises de Inteligência Artificial de última geração”, esclarece Milton.

Papel estratégico durante a pandemia 

O servidor Vital foi essencial e estratégico para o Instituto Butantan durante a pandemia de Covid-19, especialmente na vigilância genômica do SARS-CoV-2, ou seja, no monitoramento de novas variantes e na rápida identificação das variantes que emergiam no país. 

“Muitos laboratórios, incluindo alguns Laboratórios Centrais de Saúde Pública (LACENs) de vários estados brasileiros, enviaram suas amostras ao Butantan e puderam utilizar a infraestrutura da Vital para realizar rapidamente suas análises e identificar variantes do coronavírus. Isso contribuiu diretamente para a capacidade nacional de resposta frente à pandemia”, relembra Milton.

Os LACENs têm sede em todos os Estados e no Distrito Federal e são responsáveis pelas análises laboratoriais de interesse em vigilância epidemiológica do país. Os de Minas Gerais, Bahia, Alagoas, Paraná, Pará, Mato Grosso, Roraima, Distrito Federal e o Núcleo de Biotecnologia do Hemocentro de Ribeirão Preto ainda podem usar regularmente o servidor.

Com a chegada prevista do novo Sistema de Computação de alto desempenho, o plano é repassar a Vital ao Centro para Vigilância Viral e Avaliação Sorológica (CeVIVAS), coordenado pela diretora do CDC, Sandra Coccuzzo, e pela diretora técnica do Laboratório de Ciclo Celular do Instituto Butantan, Carolina Sabbaga, que já utiliza o servidor justamente para a vigilância genômica. 

Integrando dados públicos e privados 

Embora o principal uso da Vital seja voltado à pesquisa científica, a estrutura comporta dados da instituição e dados públicos que permitem integrar todas essas informações. 

“Com o desenvolvimento de novos softwares, conseguimos desenvolver novas plataformas para tratamento, processamento, análise e divulgação de resultados e informações científicas abertas à comunidade”, ressalta Milton. 

A ideia do servidor Vital é que ele funcione como um meio poderoso para o usuário desenvolver etapas essenciais, ou que exijam poder computacional ou acesso a ferramentas especializadas, em seu projeto e do seu trabalho.

“O servidor Vital é uma ferramenta robusta que oferece aos pesquisadores autonomia para realizar análises avançadas desde a concepção até a conclusão de seus projetos científicos. Atualmente hospeda uma plataforma essencial para venômica [estudo de proteínas associadas ao veneno] pela qual reúne dados sobre transcriptomas [RNAs de amostras] e proteomas [conjuntos de proteínas] de organismos venenosos, anotação funcional de genes e proteínas, caracterização de famílias de toxinas e respostas celulares a envenenamentos específicos”, explica Milton.

Futuramente, a Vital receberá um sistema ainda mais robusto de backup dos dados armazenados e expandirá sua infraestrutura tecnológica para atender com maior amplitude todas as áreas científicas e produtivas do Butantan.

“Investir em supercomputadores não é mais um luxo ou uma opção, mas uma necessidade estratégica para qualquer instituição científica moderna. A Vital permite ao Butantan conquistar independência tecnológica, autonomia científica e agilidade na era dos grandes dados e da Inteligência Artificial”, conclui o coordenador do NBBC.