Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Модели, методы и средства высокопроизводительных вычислений. Важной целью проекта является разработка системы оценок для оценки и сравнения качества использования вычислительных ресурсов в суперкомпьютерных приложениях. Для каждого типа ресурсов предполагается разработать по одной оценке, которая позволит быстро и достаточно точно анализировать общее качество работы в рамках отдельных заданий, пользователей, проектов, организаций или прикладных пакетов; при этом оценки будут собираться автоматически для всех выполняющихся заданий. Рассматриваются следующие типы вычислительных ресурсов: процессоры, подсистема памяти, MPI сеть, файловая система (ввод-вывод), графические ускорители. В отчетном году была разработана первая версия оценок для рассматриваемых типов ресурсов. Так, оценки качества использования процессоров и подсистемы памяти, которые вычисляются на основе значений аппаратных счетчиков, учитывают долю процессорного времени, во время которого процессор был полностью загружен выполнением полезной работы или простаивал в ожидании данных из памяти, соответственно. Оценки MPI сети и ввода-вывода построены на другом принципе – они учитывают, какие проблемы с производительностью были автоматически обнаружены в выполняющихся приложениях, и насколько серьезно эти проблемы влияют на производительность приложений. Для анализа качества работы с графическими ускорителями были разработаны критерии, позволяющие адаптировать идеи, заложенные в оценках процессоров и подсистемы памяти, для применения на GPU устройствах. Реализация и апробация некоторых оценок выполнена на суперкомпьютере Ломоносов 2, в тестовом режиме реализован модуль системы мониторинга для вычисления оценок качества использования процессоров и подсистемы памяти. Проведенная апробация показала, что предложенные оценки показывают достаточную точность и подходят для целей данного проекта. Реализован также автоматический сбор оценок качества использования сети MPI и ввода-вывода для всех задач, выполняющихся на суперкомпьютере Ломоносов-2. Анализ собранной статистики по данным оценкам позволил сделать ряд практически важных выводов. Так, например, обнаружен пользователь прикладного пакета, у которого оценка работы с MPI на порядок хуже, чем у других пользователей данного пакета. Судя по полученным данным, причина этого заключается в слишком маленьком размере MPI пакетов, что приводит к существенным накладным расходам. Разработаны методы оперативного информирования пользователей и администраторов о качестве выполнения суперкомпьютерных приложений и систем, а также механизмы организации обратной связи с данными участниками, вовлеченными в работу суперкомпьютера. Проведено детальное рассмотрение возможных вариантов, разработаны наиболее подходящие в нашем случае методы, которые предполагают применение различных способов коммуникации в зависимости от оперативности необходимого взаимодействия и роли участников. Наряду с этим продуманы возможные способы интеграции данных методов в пользовательские и административные технологические циклы, что позволит не только информировать пользователей и администраторов о качестве выполнения приложений, но и прилагать усилия для повышения этого качества. Физика элементарных частиц. Проведены исследования в рамках квантовой хромодинамики, т.е. современной теории сильных взаимодействий, в рамках которой процессы с протонами и нейтронами, а также другими сильно взаимодействующими частицами описываются взаимодействием кварков и глюонов. Аналитически вычислены поправки четвёртого порядка по константе связи в такие фундаментальные функции теории, как фотон-кварковый и Хиггс-глюонный форм-факторы в случае диаграмм, содержащих безмассовую фермионную петлю. Другие исследования по проекту, относящиеся к физике элементарных частиц, производились в рамках квантовой электродинамики. Аналитически вычислены так называемые двухпетлевые мастер-интегралы для второго типа планарных вкладов в рассеяние электронов и позитронов. Эти мастер-интегралы представляют собой базис в линейном пространстве всех фейнмановских интегралов данного типа, так что любой из интегралов в этом пространстве может быть выражен в виде некоторой линейном комбинации мастер-интегралов. Результаты получены с использованием ранее разработанных нами программ FIRE и FIESTA и проведения оптимизированных вычислений с применением высокопроизводительных серверов. Разрабатываемые нами программы имеют как частные версии, так и публичные, доступные по следующим адресам: https://bitbucket.org/feynmanIntegrals/fiesta https://bitbucket.org/feynmanIntegrals/fire Искусственный интеллект и автоматическая обработка текстов. До недавнего времени внимание исследователей ограничивалось анализом тональности относительно простых видов текстов с точки зрения выражаемой тональности: отзывы пользователей или посты пользователей в Твиттере (твиты). Автоматический анализ тональности осуществляется с помощью двух основных подходов или их комбинирования, а именно методов машинного обучения и методов, основанных на словарях и правилах. Повышение качества в задачах анализа тональности возможно с использованием глубоких нейронных сетей, однако для этого требуются размеченные обучающие коллекции, которые часто отсутствуют в общественно-политической области, отличающейся большим разнообразием обсуждаемых явлений. В отчетном году собраны текстовые коллекции для исследования позиций по теме и аргументации, создан программный интерфейс для разметки высказываний по релевантности темам и позициям авторов по темам, на основе созданного интерфейса размечены датасеты, в которых выполнена разметка по релевантности темам и по позициям авторов по темам. Выполнено тестирование методов машинного обучения на основе созданных датасетов с разметкой мнений и проведено тестирование методов машинного обучения в задаче извлечения релевантности и мнений на основе англозычных датасетов. Суперкомпьютерный кодизайн для моделей Земной системы. Разработана вычислительная технология вихреразрешающего (LES, Large-Eddy Simulation) моделирования атмосферного пограничного слоя на параллельных вычислительных системах гетерогенной архитектуры. В численной модели используются консервативные конечно-разностные схемы второго и четвертого порядка точности для аппроксимации по пространству на прямоугольных сетках. Применение смешанного локализованного замыкания динамического типа позволяет воспроизвести вертикальное распределение скорости ветра и потенциальной температуры в квазистационарных устойчиво-стратифицированных и конвективных пограничных слоях при относительно грубом пространственном разрешении. Программная реализация основана на гибридном MPI-OpenMP-CUDA подходе и допускает выполнение расчетов как на центральных, так и графических процессорах. Разработанная вычислительная технология дает возможность рассматривать задачи численного моделирования атмосферного пограничного слоя и его суточной динамики на вычислительных сетках большой размерности и на современных суперкомпьютерных системах. В отчетном году представлена новая версия схемы поверхности суши ИВМ РАН-МГУ, в которой термогидродинамическая модель речной сети встроена в структуру параллельного выполнения модели с использованием двух уровней параллелизма: первый предполагает независимую обработку речных бассейнов на основе MPI, а второй использует технику OpenMP для распараллеливания расчёта рек одного порядка Стралера. Численные эксперименты проведены для восточноевропейской расчётной области с разрешением 0,5°×0,5°. MPI-реализация модели почвы основана на традиционной равномерной долготно-широтной декомпозиции области интегрирования модели, унаследованной от модели атмосферы. Показано, что параллельная эффективность модели почвы на 1-144 ядрах составляет 0.52-0.79 и ограничивается наличием океанической области, а также дисбалансом вычислительной нагрузки между почвенными колонками, обусловленным наличием/отсутствием снежного покрова и количества итераций для температуры поверхности, необходимых для обновления вертикальных распределений теплофизических характеристик на шаге по времени. Ускорение модели реки на уровне MPI не превысило 4 раза и определяется размером самого большого речного бассейна в расчётной области (Волга), тогда как на уровне OpenMP потенциал ускорения моделирования большого речного бассейна близок к количеству используемых потоков. Ускорению на уровне OpenMP в наших численных экспериментах препятствовало занижение порядков рек при грубом разрешении модели деятельного слоя (рекомендуемая производительность для Волжского бассейна достигается при 4-6 потоках с ускорением в 2,5-3 раза). Дальнейшее развитие параллельного кода будет включать MPI+OpenMP реализацию модели почвы, оптимизацию MPI-декомпозиции области интегрирования для модели почвы при наличии поверхности океана и дальнейшую настройку MPI+OpenMP конфигурации модели речной системы. Биоинформатика и моделирование живых систем. С использованием принципов суперкомпьютерного дизайна реализована высокоэффективная связка модуля метадинамики и молекулярной динамики на суперкомпьютере “Ломоносов 2” для проведения метадинамических расчётов, в том числе на графических ускорителях. Разработаны протоколы интеграции докинга, молекулярной динамики, метадинамики, вычислительной алхимии и алгоритмов структурной фильтрации для высокопроизводительного компьютерного скрининга и молекулярного дизайна лекарственных препаратов. Это позволило определить структуры новых ингибиторов нейраминидазы вируса гриппа с учетом лекарственной устойчивости к существующим препаратам. Построена структурная модель гемагглютинина вируса гриппа, учитывающая конформационную пластичность и переход белковой молекулы в “развернутое” состояние трех α-спиралей, необходимое для атаки клетки хозяина. Определены структурные перестройки центральной части поверхностного белка, ответственного за слияние с мембраной клетки хозяина. Проведено моделирование спирализации отдельных субъединиц, из которых складывается центральный фрагмент стволового домена гемагглютинина. Обнаружено, что при изменении конформации отдельных субъединиц их спирализация может предшествовать выпрямлению в конечное состояние, которое происходит с использованием особого шарнира в центральной области каждой из субъединиц. Структурные переходы каждой из трех субъединиц, по-видимому, разобщены во времени, а спирализация первой субъединицы способна облегчать структурные изменения других субъединиц, что требует дальнейшего исследования. Разработанный подход будет в дальнейшем использован при изучения функционирования других патогенов, содержащих белки слияния I класса, включая COVID-19. Проведен анализ перспектив и ограничений использования биокатализаторов, установлены особенности каталитического механизма двух практически важных ферментов: 2-гидроксибифенил-3-монооксигеназы и пенициллинацилазы. 2-Гидроксибифенил-3-монооксигеназа - фермент почвенной бактерии Pseudomonas azelaica, способной использовать токсичный фунгицид 2-гидроксибифенил в качестве источника углерода и энергии, изучение фермента важно как для понимания биодеградации загрязнителей окружающей среды, так и для использования в качестве катализатора в фармацевтической промышленности. С использованием методов молекулярного моделирования на суперкомпьютере "Ломоносов-2" с помощью "разведывательной" метадинамики и методов машинного обучения получена полноатомная модель фермента, установлен центр связывания кофермента NADH, проведено моделирование полуреакции восстановления активной части кофактора FAD с помощью NADH с использованием комбинированного метода квантовой механики, молекулярной механики и метадинамики. В механизме действия действия пенициллинацилазы из Escherichia coli – фермента, используемой для получения бета-лактамных антибиотиков, хиральных продуктов и биодеградируемых полимеров, проведено компьютерное моделирование синтетической активности фермента и малоизученной стадии превращения промежуточного ацилферментного интермедиата. Определена траектория доставки нуклеофила в активный центр, а также аминокислотные остатки белка, обеспечивающие узнавание нуклеофила и его координацию для обеспечения эффективного ацильного переноса. Полученные результаты указывают на возможность целенаправленного изменения структуры фермента с целью дизайна более эффективных форм биокатализатора для практического использования. С использованием инструментов биоинформатики и высокопроизводительных вычислений изучена взаимосвязь структурных изменений белков вируса гриппа (гемагглютинина и нейраминидазы) в процессе адаптации вируса. Изучение структурных изменений гемагглютинина и нейраминидазы вируса гриппа важно для понимания и предсказания угроз передачи инфекции от животных к человеку, поскольку для распространения гриппа необходимо координированное действие этих двух белков: гемагглютинин обеспечивает колонизацию патогена на рецепторах хозяина, а нейраминидаза помогает отделить новообразовавшиеся вирионы и способствует развитию инфекции. В отчетном году проведен биоинформатический анализ гемагглютининов и нейраминидаз вируса гриппа, обнаруженных у человека, птиц и свиней, и определен круг аминокислотных остатков белков, непосредственно контактирующих с устойчивыми топологиями структур олигосахаридных субстратов. На основе полученных результатов проведена классификация нейраминидаз по специфичности к субстратам, определены аминокислотные остатки в их структуре, ответственные за сохранение специфичности, обнаружены замены в четырех позициях в структуре нейраминидазы одного из штаммов птичьего вируса, способного заражать человека.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Целью проекта является разработка и реализация системы оценок качества использования вычислительных ресурсов в суперкомпьютерных приложениях. Для каждого типа ресурсов предполагается разработать по одной оценке, собираемой автоматически, которая даст возможность анализировать качество работы отдельных заданий, пользователей, проектов, организаций или прикладных пакетов. Рассматриваются следующие типы вычислительных ресурсов: процессоры, подсистема памяти, MPI сеть, файловая система (сеть ввода-вывода), графические ускорители. Модифицированы методы, предложенные на предыдущем этапе, которые реализованы и апробированы на суперкомпьютере Ломоносов-2. Вычисление оценок использования процессоров и памяти требует данных с процессорных датчиков, для их получения реализован модуль мониторинга, позволяющий собирать расширенный набор данных в режиме мультиплексирования. Это потребовало проведения детального исследования накладных расходов. Вычисление оценок для сети MPI и ввода-вывода основано на данных об обнаруженных проблемах с производительностью, выявляемых системой TASC. Апробация предложенных оценок показала их полезность при анализе качества использования суперкомпьютерных ресурсов. Сбор оценок для GPU-устройств был невозможен из-за особенностей работы с этими устройствами, а также аппаратных ограничений ускорителей в суперкомпьютере Ломоносов-2, однако нами был предложен вариант, реализуемый на более новых GPU-устройствах. Разработаны и апробированы методы поиска схожих шаблонов поведения суперкомпьютерных приложений, позволяющие предсказывать значения оценок для новых заданий на основе исторических данных о более ранних заданиях. Реализована пилотная версия программного комплекса, а также ее интеграция с существующим решением TASC. Для оценок использования процессоров и памяти реализован новый модуль системы мониторинга, позволяющий собирать данные с расширенного набора процессорных датчиков. Предсказание оценок выполняется отдельным модулем, периодически получающим исходные данные из базы данных TASC и независимо выполняющим анализ полученной информации на основе технологий машинного обучения. Реализована пилотная версия web-сервиса для получения удобного доступа к полученным результатам. Исследована возможность представления высших поправок теории возмущений в неабелевых теориях с общей простой калибровочной группой к двум измеряемым величинам, входящим в обобщённое соотношение Крудера, - функции Адлера e+e- аннигиляции в адроны и коэффициентной функции Бьёркена глубоконеупругого рассеяния заряженных лептонов на поляризованнных нуклонах в виде их разложения по степеням конформной аномалии. В рамках Стандартной Модели исследованы поправки к соотношению между полюсной и бегущей массами топ-кварка в схеме Флайшера-Егерленера. Приведено аналитическое представление однопетлевой электрослабой поправки как функции масс топ-кварка, калибровочных W и Z-бозонов, а также массы бозона Хиггса. Для вычисления четырехпетлевого судаковского формфактора в N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса применён метод дифференциальных уравнений с переходом к интегралам, зависящим от 2-х переменных, рассматривая один из внешних концов вне светового конуса. Для редукции к мастер-интегралам применены альтернативные коды: публичная программа FIRE и частный код FINRED. Вычислены все мастер-интегралы в epsilon-разложении вплоть до веса восемь. Результаты для всех мастер-интегралов выражены в разложении по epsilon с коэффициентами, представляющие собой значения функции Римана в целых точках zeta[i] и многократные zeta-значения zeta[i,j]. Подготовлена компьютерная программа MBcreate на языке Mathematica. Исследования в области анализа мнений и аргументации были посвящены улучшению качества извлечения позиций авторов и приводимой аргументации за счет предобработки высказываний пользователей до классификации нейросетевыми моделями. Применена техника маркирования объектов мнений в тестировании RuARG-2022 по мерам защиты от коронавирусной инфекции, что привело к улучшению качества извлечения как позиции автора, так и его аргументации по сравнению с базовым подходом. Для группирования объектов мнения предложен подход на основе суперпонятий с выделением наиболее значимых семантических категорий, используемых в предобработке данных. Это снижает несущественные различия между высказываниями, улучшает перенос классификатора между датасетами. Для формирования суперпонятий использован комбинированный подход, сочетающий онтологические ресурсы и векторные представления слов. Создана версия модели деятельного слоя суши с явным воспроизведением уровня грунтовых вод. Предложено новое уравнение, учитывающее сток грунтовых вод за счёт горизонтального течения в водонасыщенной части грунта согласно закону Дарси и предположено, что средний уклон уровня совпадает с уклоном поверхности ландшафта, а проекция поверхности болота на горизонтальную плоскость аппроксимирована кругом. Численные эксперименты показали реалистичность предложенного решения. Разработана вихреразрешающая модель атмосферного пограничного слоя, включающая описание процессов тепло- и влаго- переноса в почве. Проведено численное моделирование динамики при суточном ходе, а также эксперименты по воспроизведению пограничного слоя при наличии термически неоднородной подстилающей поверхности. Предложен метод учета влияния взвешенных снежных частиц на характеристики приземного слоя атмосферы путем изменения формулировки для масштаба турбулентной длины. В модель лагранжева переноса частиц внедрена и верифицирована на точных аналитических решениях параметризация, позволяющая учитывать влияние высоких концентраций частиц на стратификацию в пограничном слое атмосферы. При анализе 4150 структур белков/ферментов человека выявлено 51758 потенциальных карманов связывания малых молекул и создана база данных. Около 16% участков связывания могут рассматриваться в качестве мишеней при поиске и разработке молекул-эффекторов. Для создания иерархической структуры базы данных подготовлен инструментарий с использованием сверточной нейронной сети, что позволило качественно улучшить оценку схожести сайтов и их распределение по способности взаимодействовать с низкомолекулярными лигандами. Проведен биоинформатический анализ геномных данных и особенностей структурной организации ангеотензин-превращающего фермента 2 человека, являющегося мишенью для связывания S-белка вируса SARS-CoV-2. Определены остатки, важные для функциональных свойств фермента, а также координаты 180 полиморфизмов в человеческом гене; значительная часть полиморфизмов в структуре белка представляет специфические аминокислотные остатки. Выделены остатки на интерфейсе взаимодействия ACE2-S-белок, проведена оценка их влияния на энергию белок-белкового взаимодействия. Проведен анализ нарушений путей регуляции p53 в выборке образцов синовиальных и недифференцированных плеоморфных сарком на основании частичного экзомного секвенирования (больше 9000 генов). Определены нарушения генов апоптозного пути, определяющие хемоустойчивость к доксорубицину. Проведен поиск бифункциональных ингибиторов вируса гриппа, объединяющих в одной молекуле структурные фрагменты, способные взаимодействовать как с активным центром, так и гидрофобной полостью-430 нейраминидазы и связанные линкером, взаимодействующим с аргининовой триадой. При использовании бифункциональных ингибиторов мутация вируса на одном из участков связывания не будет критичной ввиду эффективного взаимодействия ингибитора со вторым участком. Отобраны перспективные соединения для дальнейшего экспериментального изучения противовирусных свойств.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Цель проекта - разработка и реализация системы оценок эффективности использования вычислительных ресурсов в суперкомпьютерных приложениях. Для каждого типа ресурсов предложена оценка быстрого и достаточно точного анализа качества работы заданий, пользователей, проектов, организаций или прикладных пакетов; оценки собираются автоматически для процессоров, подсистемы памяти, MPI сети, файловой системы (сети ввода-вывода), графических ускорителей. Реализован web-сервис для анализа результатов работы системы оценок, проведенная апробация показала его применимость, удобство обнаружения и анализа заданий с наиболее низким качеством использования ресурсов. Разработанные на прошлом этапе методы предсказания оценок адаптированы для применения в онлайн режиме и апробированы на реальных данных. Основная система оценок внедрена на суперкомпьютере Ломоносов-2. Выполнение правил проверяется автоматически, пользователи оповещаются, когда значения оценок слишком низки. Исследованы возможности переноса создаваемого программного комплекса для анализа качества использования суперкомпьютерных ресурсов. Составлено описание работ, осуществлен перенос программного решения на тестовый макет. Важным в отчетном году было рассмотрение эффективности использования суперкомпьютерных ресурсов при предсказательном моделировании в различных областях. При взаимодействии с другими участниками проекта осуществлен анализ и оптимизация проводимых вычислений. Детально исследована производительность программной реализации модели пограничного слоя атмосферы и программы редукции интегралов Фейнмана, предложены пути оптимизации. В случае программы редукции интегралов Фейнмана рекомендованная оптимизация позволила получить ускорение. При анализе производительности модели ИВМ РАН-МГУ на суперкомпьютере Ломоносов-2 обнаружен дисбаланс распределения работ между MPI-процессами, приводящий к простоям и ожиданию в точках синхронизации, дисбаланс в распределении работ между OpenMP-потоками, хотя эффективность работы в рамках одного потока достаточно высока, существенных проблем при работе с оперативной памятью не наблюдается; заметная часть времени выполнения программы приходится на невекторизованные циклы; векторизованные циклы реализованы эффективно; расширение AVX512 не задействовано. Определены основные направления оптимизации: устранение дисбаланса в распределении работы между MPI-процессами и OpenMP-потоками; векторизация ранее не векторизованных циклов, а также применение AVX512. По направлению «Физика элементарных частиц» развивалась программа FIRE для редукции интегралов Фейнмана к мастер-интегралам. Разработан универсальный инструмент FUEL, позволяющий использовать различные вычислители для упрощения коэффициентов. Развивался альтернативный подход с использованием модулярной арифметики, в программу FIRE внедрен метод восстановления коэффициентов. С использованием разработанных программ исследована возможность представления высших радиационных поправок к ренорминвариантным величинам в КХД в виде разложения по степеням конформной аномалии. Аналитически вычислены в разложении по параметру размерностной регуляризации epsilon все мастер-интегралы для безмассовых четырехпетлевых форм-факторов. По направлению «Искусственный интеллект и автоматическая обработка текстов» разработаны нейросетевые модели с встроенными словарями оценочной лексики для улучшения качества определения таргетированной тональности, созданы новые датасеты (новостные тексты и сообщения пользователей в социальных сетях) с разметкой тональности и аргументации для обучения нейросетевых моделей. Проведено тестирование подходов к таргетированному анализу тональности на русском языке в рамках соревнования RuSentNE-2023, показавшее эффективность использования сложных ансамблей, комбинирующих модели типа BERT, проблемой которых является плохая переносимость. Сравнимые результаты показали вычислительно более простые подходы на основе метода prompt-tuning - автоматической настройки вопроса к языковой модели. Проведен анализ ошибок использованных моделей. По направлению «Суперкомпьютерный кодизайн моделей Земной системы» разработана вихреразрешающая модель атмосферного пограничного слоя (АПС). Модель для случая жидкой фазы описывает перенос капель дождя в виде двух моментов распределения частиц по размерам – счетной и массовой концентраций. Для описания твердой фазы атмосферной влаги вихреразрешающая модель дополнена прогностическими уравнениями для массовой концентрации снега и крупы. В вихреразрешающую модель добавлена возможность подключения моделей переноса излучения в атмосфере. Выполнены предварительные оценки чувствительности речного блока модели ИВМ РАН-МГУ к горизонтальному разрешению. Эксперименты для рек Северная Двина и Печора показали, что эффект от изменения горизонтального разрешения может значительно повлиять на речной сток и уменьшить ошибку воспроизведения сроков половодья. В области физики элементарных частиц в 2023 г. в программу FIRE были внедрены библиотеки, осуществляющие алгебраические преобразования коэффициентов, что позволяет решать сильно разреженную систему линейных уравнений большого размера с полиномиальными коэффициентами с целью сведения всех требуемых диаграмм к мастер-интегралам, а количество неизвестных может составлять несколько миллиардов, число интересующих величин - десяток тысяч, число простейших, к которым нужно свести - порядка сотни. Алгоритмы решения системы нужного размера неизвестны, вероятнее всего, их не существует, поскольку только при адаптации к специфике задачи можно выйти на нужный уровень производительности. Опыт развития программы FIRE создает возможности для перехода на качественно новый уровень разработок моделей Земной Системы. По направлению «Биоинформатика и моделирование живых систем» создана база участков связывания модуляторов функциональной активности белков/ферментов с метрикой схожести физико-химических свойств с целью поиска новых путей связывания лигандов и выявления их побочного действия. Продолжена разработка процедуры автоматизированного предсказания потери функции белков/ферментов при изменениях их структуры по данным секвенирования с использованием суперкомпьютерной вычислительной среды. Проведен биоинформатический анализ суперсемейств, содержащих ферменты человека с обнаруженными мутациями при патологических состояниях; выявленные функционально важные аминокислотные остатки включены в создаваемый набор данных для последующей аннотации результатов секвенирования. Для лактатдегидрогеназы, убиквитин-С-концевой гидролазы, а также флавин-зависимой аминооксидазы человека обнаружено порядка 50 специфических, 25 коэволюционирующих позиций, многие из которых локализованы в активных центрах и малоизученных участках связывания. Для ряда позиций предположена связь с функциональныси свойствами фермента, модуляция которых при мутациях может приводить к онкогенезу или устойчивости к лекарственным препаратам. Разработана высокопроизводительная платформа компьютерного скрининга и молекулярного дизайна лекарственных препаратов на основе докинга и структурной фильтрации. Для эффективного применения таких подходов необходимы алгоритмы отбора перспективных соединений, развитие сдерживает недостаточная точность прогнозирования энергии образования комплексов белок-лиганд. Ключевым элементом разработанной платформы является алгоритм vsFilt, учитывающий специфические взаимодействия между белком-мишенью и модулятором. Алгоритм vsFilt, оптимизированный для анализа молекул, содержащих сульфогруппу, использован при поиске ингибиторов ферментов патогенных бактерий и вирусов: отборе наиболее эффективных соединений среди фурансульфонатов в качестве ингибиторов транскетолазы возбудителя туберкулеза и поиске ингибиторов нейраминидазы вируса гриппа в библиотеке структур, содержащих сульфонамидную группу, в качестве прототипов средств принципиально нового типа.