Najszybsze laboratorium świata

W przyszłym roku w łódzkim parku technologicznym zostanie uruchomiony ARUZ - pierwszy na świecie tak szybki symulator badań laboratoryjnych

Analizator Rzeczywistych Układów Złożonych (ARUZ) to gigantyczne, innowacyjne w skali światowej urządzenie, które skróci czas badań chemicznych z miesięcy do dni. Powstaje ono jako kolejny etap projektu BioNanoPark realizowanego dzięki funduszom UE z Programu Operacyjnego „Innowacyjna Gospodarka”. Cały projekt pochłonie ok. 90 mln zł (sam ARUZ – 20mln), środki unijne pokrywają 85% całości kosztów. Wkład własny, pozostałe 15% zapewniło Miasto Łódź i Województwo Łódzkie.

W łódzkim parku technologicznym działać będzie aż 6 laboratoriów, w tym m. in. Laboratorium Badań Strukturalnych Nanomateriału, Laboratorium Medycyny Spersonalizowanej, Laboratorium Symulacji Molekularnych, którego podstawę działania stanowi ARUZ.

Zobacz również:

Najszybsze laboratorium świata

fot. Wizualizacja ARUZ, Archiwum Technoparku

Skąd wziął się pomysł na budowę Analizatora Rzeczywistych Układów Złożonych ? W 1997 roku prof. Tadeusz Pakuła z Politechniki Łódzkiej opracował model dynamicznej cieczy sieciowej (ang. Dynamic Lattice Liquid - DLL). Okazało się, że w oparciu o ten model możliwe są efektywne, cyfrowe symulacje reakcji chemicznych, w wyniku których mogłyby powstawać nowe materiały, leki, kosmetyki. Dzięki współpracy elektroników z chemikami Politechniki Łódzkiej powstała idea wykonania konfigurowalnego urządzenia przeznaczonego do specjalistycznych obliczeń. Opracowano architekturę urządzenia i pozyskano granty z Ministerstwa Edukacji i Szkolnictwa Wyższego. W rezultacie wykonano dwa prototypy. Pierwszy z nich potwierdził, że możliwe jest wykonywanie symulacji cyfrowych, lecz był nieskalowany, czyli niemożliwy do rozbudowania w przyszłości. Drugi – skalowalny, dzięki zmianie w architekturze połączeń stał się punktem wyjścia do powstania ARUZa. Ze względu na wykorzystanie DLL będzie on niezastąpiony w badaniach chemicznych - symulacje przy jego wykorzystaniu zastąpią długotrwałe i kosztowne badania laboratoryjne, rozszerzając je o nowe dotychczas nieosiągalne możliwości analizy dynamiki reakcji.

Urządzenie buduje firma Ericpol, która odpowiada za jego projekt, konstrukcję, jak również za dostarczenie oprogramowania, systemu chłodzącego, instalacji elektrycznej, integrację oraz montaż całości. Na podstawie umowy Ericpol będzie też odpowiedzialny za serwisowanie ARUZa przez kolejne 5 lat. Pod koniec lipca 2015 roku firma przekaże przetestowane, sprawne urządzenie. Pierwsze badania z jego użyciem będą możliwe już późnym latem lub wczesną jesienią przyszłego roku

Analizy na poziomie molekuł

ARUZ (Analizator Rzeczywistych Układów Złożonych) to gigantyczne urządzenie o wadze 40 ton, umieszczone w budynku o kształcie trzypiętrowego kielicha. Będzie się ono składało z 20 paneli, na każdym panelu znajdzie się 12x12 (czyli 144) obwodów drukowanych, tzw. płyt. Na każdej płycie jest 9 układów FPGA. To wszystko połączone jest w przestrzenną sieć, zamkniętą w klatce Faradaya. "Stopień skomplikowania urządzenia znakomicie obrazuje fakt, że pojedyncza płyta składa się z 14 warstw. Umieszczenie w niej wszystkich niezbędnych elementów elektronicznych było nie lada wyzwaniem" mówi Paweł Szczerkowski, Wiceprezes Zarządu Ericpol.

Łódzki analizator jest urządzeniem wyjątkowym. Co prawda podobne do niego urządzenia istnieją na świecie (pracujące równolegle, połączone układy FPGA- Field Programmable Gate Array), lecz ich możliwości nie są tak ogromne. Istniejące na świecie analizatory są znacznie mniejsze, posiadają 512 układów FPGA (CUBE stworzony przy współpracy Imperial College London oraz University of Hong Kong) czy 192 układy FPGA (Novo-G powstały na University of Florida w USA).

Wyjątkowość ARUZa polega na jego skali (ponad 26 000 rekonfigurowalnych układów FPGA) i architekturze, która pozwala na równoległą pracę układów logicznych w przestrzennej sieci. Użyte w ARUZie układy FPGA składają się z bramek logicznych. W dowolny sposób można je ze sobą konfigurować, co daje możliwość dostosowania architektury symulatora do analizowanego problemu. Superkomputery mają natomiast stałą architekturę. Oznacza to, że są dostosowane do jednych zadań lepiej, do innych gorzej. Stała architektura powoduje, że dla każdego problemu trzeba pisać odpowiedni program, nie da się ich przekonfigurować.


TOP 200