DR FRANCISZEK RAKOWSKI
INTERDYSCYPLINARNE CENTRUM MODELOWANIA MATEMATYCZNEGO I KOMPUTEROWEGO
UNIWERSYTET WARSZAWSKI
DR FRANCISZEK RAKOWSKI
INTERDYSCYPLINARNE CENTRUM MODELOWANIA MATEMATYCZNEGO
I KOMPUTEROWEGO, UNIWERSYTET WARSZAWSKI
Model epidemiologiczny COVID-19
CEL PROJEKTU
Problem
Epidemia COVID-19 w zasadniczy sposób wpłynęła na wewnętrzne bezpieczeństwo Państwa. Od marca 2020 roku do sierpnia 2021 roku odnotowano w Polsce ok. 150 tys. nadmiarowych zgonów. Często jedyną możliwością ograniczenia śmiertelności spowodowanej chorobą COVID-19 było wprowadzenie daleko idących restrykcji administracyjnych ukierunkowanych na ograniczenie fizycznych kontaktów pomiędzy ludźmi. Restrykcje te zaburzają funkcjonowanie społeczeństwa i wprowadzają dodatkowe problemy i koszty społeczne. Optymalne stosowanie restrykcji jest zatem konieczne, aby z jednej strony uchronić system służby zdrowia przed zapaścią i ograniczyć śmiertelność, a z drugiej strony umożliwić funkcjonowanie społeczeństwa jak najbardziej zbliżone do normalności.
Model Epidemiologiczny ICM opisuje rozwój epidemii COVID-19 w Polsce. Umożliwia on przewidywanie potencjalnych ścieżek dalszego rozwoju epidemii, a także badanie różnych scenariuszy i efektów, jakie wprowadzają dynamicznie stosowane restrykcje administracyjne.
Cel projektu
Dostarczanie prognoz epidemiologicznych oraz analiza sytuacji epidemicznej w kraju. Wyniki badań przedstawiane były instytucjom państwowym odpowiedzialnym za opiekę zdrowotną, nadzór epidemiczny i decyzje administracyjne, wpływające na życie społeczne w kraju. Prognozy i analizy formułowane są na podstawie symulacji przeprowadzanych przy użyciu oprogramowania powstałego w ICM UW w poprzednich latach i intensywnie rozwijanego tak, aby sprostać wymogom zmieniającej się sytuacji epidemiczno-administracyjnej.
ZADANIA DLA SUPERKOMPUTERA
Wszystkie obliczenia realizowane są przy wykorzystaniu infrastruktury obliczeniowej obecnej w centrum obliczeniowym ICM UW – systemów HPC (High Potential Computers): Okeanos, Topola i Rysy.
- Liczba zadań obliczeniowych w czasie trwania kampanii: 33 800 (w tym 27 900 ukończonych).
- Łączna liczba wyników zbiorczych: ~1000.
- Łączna liczba prognoz wariantowych, analiz, symulacji oraz kalibracji: ~250.
- Liczba węzłów obliczeniowych: od 1 do 10 (1-8 dla symulacji, 10 dla złożonych etapów kalibracyjnych).
- Średni czas symulacji: 2 godziny.
- Zużycie zasobów przy średnim zadaniu obliczeniowym: CPU – 48, mem – 124 800 M, node – 1.
- Średnie zużycie CPU– 55 dla jednego zadania obliczeniowego.
- Technologia konteneryzacji: symulacje uruchamiane jako kontenery Singularity.
- Specjalistyczne oprogramowanie: autorskie oprogramowanie ICM UW.
Przy pomocy superkomputera zrealizowano szereg symulacji mających na celu analizę potencjalnych ścieżek rozwoju epidemii. Niezmiernie ważnym czynnikiem jest też kalibracja modelu na podstawie danych dotyczących dotychczasowego przebiegu epidemii. Ponadto należy zwrócić uwagę na zmienną dynamikę procesu uwarunkowaną pojawianiem się nowych zmiennych, takich jak warianty wirusa, różne rodzaje szczepionek czy zanik odporności związany z upływem czasu.
KORZYŚCI ZE WSPÓŁPRACY Z ICM UW
Moc obliczeniowa umożliwiająca analizę różnych scenariuszy rozwoju epidemii.
Redukcja czasu obliczeń.
Przestrzeń dyskowa umożliwiająca składowanie danych.
Szybka pomoc techniczna ze strony administratorów superkomputera.
Elastyczność administratorów przy uzyskiwaniu tymczasowych rezerwacji na dodatkowe zasoby.
Ciągłe ulepszanie jakości pracy w środowisku obliczeniowym.
27 900
UKOŃCZONYCH ZADAŃ OBLICZENIOWYCH W CZASIE TRWANIA KAMPANII
od 1 do 10
WĘZŁÓW OBLICZENIOWYCH
2 godziny
ŚREDNI CZAS TRWANIA SYMULACJI
powyżej 50
ANALIZ WARIANTOWYCH
EFEKTY
Przygotowywane prognozy zawierają predykcję nowych potwierdzonych przypadków zakażeń wirusem Sars-Cov-2 oraz informacje krytyczne dla organizacji pracy służby zdrowia: liczba potrzebnych łóżek i stanowisk respiratorowych w szpitalach dla pacjentów z chorobą COVID-19.
Przez cały okres trwania epidemii w Polsce zespół powołany w ICM UW, wykorzystując zasoby obliczeniowe, przeprowadzał dużą liczbę (powyżej 50) analiz wariantowych, których wyniki były przedstawiane publicznie oraz przesyłane do współpracujących instytucji.
Poprzez działalność popularyzatorską podejmowaną w mediach projekt przyczynił się do podniesienia poziomu wiedzy o epidemii zarówno wśród społeczeństwa, jak i decydentów.
27 900
UKOŃCZONYCH ZADAŃ OBLICZENIOWYCH W CZASIE TRWANIA KAMPANII
od 1 do 10
WĘZŁÓW OBLICZENIOWYCH
2 godziny
ŚREDNI CZAS TRWANIA SYMULACJI
powyżej 50
ANALIZ WARIANTOWYCH
EFEKTY
Przygotowywane prognozy zawierają predykcję nowych potwierdzonych przypadków zakażeń wirusem Sars-Cov-2 oraz informacje krytyczne dla organizacji pracy służby zdrowia: liczba potrzebnych łóżek i stanowisk respiratorowych w szpitalach dla pacjentów z chorobą COVID-19.
Przez cały okres trwania epidemii w Polsce zespół powołany w ICM UW, wykorzystując zasoby obliczeniowe, przeprowadzał dużą liczbę (powyżej 50) analiz wariantowych, których wyniki były przedstawiane publicznie oraz przesyłane do współpracujących instytucji.
Poprzez działalność popularyzatorską podejmowaną w mediach projekt przyczynił się do podniesienia poziomu wiedzy o epidemii zarówno wśród społeczeństwa, jak i decydentów.
