Разработка системы обработки данных с крио-электронного микроскопа в режиме квази-реального времени

20 декабря 2017 года в МИЭМ НИУ ВШЭ в рамках постоянно действующего научно-исследовательского семинара «Суперкомпьютерное моделирование в науке и инженерии, или Вычислительные среды», организованного базовой кафедрой Прикладных информационно-коммуникационных средств и систем ВЦ РАН департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ, состоялся доклад на тему «Разработка системы обработки данных с крио-электронного микроскопа в режиме квази-реального времени»

Докладчики - Ильин Вячеслав Анатольевич (д.ф.м.н., начальник отдела информационных технологий и математического моделирования НИЦ «Курчатовский институт», заведующий кафедрой информационных технологий и вычислительных сетей МФТИ), а также молодые сотрудники НИЦ «Курчатовский институт» Теслюк Антон и Баймухаметов Тимур.

Основная задача состоит в том, чтобы по большому количеству двумерных проекций нано-био объектов, полученных в результате экспонирования на просвечивающем крио-электронном микроскопе, воссоздать трехмерную структуру этих объектов.   

Особенностью метода экспериментальной криоскопии является необходимость обработки потока данных большого объема. Для наглядности: один эксперимент длится сутки, данные каждой 1.5 минуты эксперимента имеют объем примерно 250 Мб, следовательно, для получения результатов с одного эксперимента требуется обработать около терабайта данных. Выделяют следующие этапы обработки изображений: коррекция сдвигов, коррекция функции передачи контраста (CTF), двухмерная и трехмерная классификация, построение атомической модели. Для многих из этих подзадач применяются методы глубокого машинного обучения.

Докладчики предложили новую итерационную схему обработки результатов практически в режиме реального времени. На каждой итерации будет происходить уточнение структуры. За исключением контрольных функций, вмешательство в процесс обработки данных «вручную» на всех этапах будет исключено.