超级计算机是一道新的防线

2020-05-21 10:41:35

是时候囤积纸巾了。

当天气突然从夏天的温暖转到冬天的寒冷,你似乎知道更多的人生病了,已经生病了,或者更糟,正在慢慢生病。事实上,更冷的月份表明季节性细菌已经完全流行——一些科学家甚至说今年的流感季节将尤其糟糕。

流感对一些人造成不便,对另一些人则危及生命。对于老年人、孕妇和儿童来说,流感的传播是不祥之兆。今天最大的希望就是经常洗手和注射流感疫苗。

但是如果我们对这些病毒有更多的了解,研究人员相信我们可以了解它们的弱点并保持领先。现在,全国各地的科学家都在使用德克萨斯高级计算中心的超级计算机来寻找阻止病毒传播的方法。

弗吉尼亚大学(University of Virginia)分子生理学和生物医学工程副教授彼得·卡森(Peter Kasson)就是这些研究人员之一。他的工作结合了计算机科学和生物学来了解病毒感染,如流感和寨卡病毒。

Kasson说:“病毒是一种非常微小的包,它可以编码非常复杂的东西。”

他的研究团队用荧光蛋白手工标记病毒,并通过显微镜观察病毒,以了解病毒如何影响细胞。然而,这是一个困难和耗时的过程,有人为错误的空间。

进入UT的新超级计算机Frontera,世界上最强大的学术超级计算机。

除了实验性地研究病毒外,一台超级计算机还允许Kasson的团队通过模拟——病毒行为的虚拟再创造——来分解关键的病毒机制,并在原子水平上理解它们。

根据这些新发现,他们想要追踪和对抗病毒。“我们所做的指导新的抗病毒疗法的开发,也帮助我们评估疫苗的工作效果,以及人们的免疫系统如何防止新的病毒威胁在美国引起广泛的疾病。”

这是一个需要时间和处理能力的密集过程——“这是一个需要世界上最快的超级计算机的挑战,”Kasson说。

Frontera公司的计算速度使研究人员能够使用大量的实验数据来开发和完善模拟。

研究人员甚至可以创建自己的程序来运行模拟,检查结果,然后让程序自动决定下一步要研究什么,这样模拟本身和决定下一步要做什么都是自动的。这极大地加速了过程,并且随着越来越多的运行,创建了更加详细和准确的模型。

作为36个被选中参与Frontera公司早期用户体验阶段的全球研究小组之一,Kasson的团队表示,他们建立模拟系统的过程非常顺利。

“我们已经得到了一些令人兴奋的初步结果,我们非常渴望进一步研究,”Kasson说。“在我们使用Frontera的这段时间里,我们的模拟程序比我们之前使用的超级计算机快了两到三倍。”

使用这些超级计算机可以在理解和对抗所有类型的病毒方面带来新的突破。

也许有一天,凉爽的月份不再是流感季节的代名词,我们都能经历季节性变化,疼痛、咳嗽和打喷嚏也会减少。

与此同时,拿起那些纸巾,抱着最好的希望。


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