超级计算机能否能帮我们找到新冠肺炎的解药

（文章来源：齐鲁壹点）
面对在全球愈演愈烈的新冠肺炎疫情,早日研发出针对这种病毒的疫苗和特效药,成为全球民众的企盼。最近,一则消息显示,超级计算机可能会帮助人类更快地摆脱此次疫情。3月23日,美国白宫科技政策办公室宣布,美国将启动全美16台超级计算机,不分昼夜破解新型冠状病毒,帮助科研人员尽快找到对病毒有效的特效药物和疫苗。那么,超级计算机能帮助人类找到新冠肺炎的“解药”吗?

3月23日,美国白宫科技政策办公室宣布,美国将启动全美16台超级计算机,不分昼夜破解新型冠状病毒,以帮助科研人员尽快找到对病毒有效的特效药物和疫据悉,包括全球最先进的“Summit”等超级计算机都将投入到这场疫苗攻坚战中,预计总运算能力高达33亿亿次浮点运算。美国首席技术官迈克尔·奎迪奥斯强调,美国正齐心协力攻克新型冠状病毒,并释放出全球第一的超级计算机全部运算能力,迅速推进有关治疗和医疗领域的科学研究。

据报道,美国此次出动的“Summit”超级计算机于2017年建成,2018年夺走了“天河二号/太湖之光”保持了10年之久的全球超算冠军宝座,该计算机采用了IBM公司研发的Power9处理器,运算能力高达20亿亿次。作为耗资巨大的“国之重器”,超级计算机可以说是一种大国才能拥有的战略资源,美国此次宣布投入大批超级计算机,而且还是24小时破解冠状病毒,这从一个侧面也说明眼下美国人真的着急了。

超级计算机能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算。超级计算机的主要特点包含两个方面:极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度,因此它可以在多种领域进行一些普通计算机无法进行的工作。问题是,超级计算机能在疫苗和特效药的研制中帮什么忙呢?疫苗其实是灭活或减毒的病毒,将病原微生物及其代谢产物,经过人工减毒灭活或利用转基因等方法制成。

在生物、医药领域里,超级计算机应用主要涉及蛋白质研究、基因比对、药物筛选、器官模拟等。具体到疫苗研制过程中,在超级计算机的助力下,科学家有望能够更快地找出病毒内的致病基因片段,进而对病毒基因进行针对性加工,让设计出的疫苗更具有效性和安全性。事实上,早在2016年,美国华盛顿大学等研究机构的研究人员就通过超级计算机获得过一种促进冠状病毒进入细胞的突起蛋白的原子模型,对该模型进行分析或可为开发抵御新型冠状病毒感染的特殊疫苗提供新思路。

此外,超级计算机在研发针对新型冠状病毒的特效药中也有望能大显身手。从原理上讲,特效药之所以能够迅速缓解和治疗某项疾病,是因其有效成分通过与体内的生物靶标相互作用而发挥药效。但在过去,人类寻找有效成分的唯一途径是进行一次次的试验,靠“大海捞针”筛查出对生物靶标有效的某种化合物。

超级计算机能够根据药物靶标结构来计算设计小分子配体,甚至通过计算机内的“模拟试验”进行筛查,这可大大降低创新药物前期研发的成本与周期。分离毒株、药物筛选、新药研发等也需要进行大量的数据分析和科学超算工作。超级计算机具有强大的CPU及GPU算力调度能力,能够为基因测序、医疗工程提供稳定高效的算力支持,从而降低创新药物前期研发的成本与周期。

从原理上讲,药物通过与体内的生物靶标相互作用而发挥药效,若能够根据药物靶标结构来计算筛选和设计小分子配体,将可大大降低创新药物前期研发的成本与周期。针对新型冠状病毒的多个靶点,通过超级计算机的高性能计算、存储资源,快速计算筛选数亿级别的化合物数据库,结合试验验证,来寻找新型结构类型的先导化合物,就能为下一步新药研发工作提供依据。

眼下,借助超级计算机的高性能计算、存储优势,如果能针对新型冠状病毒的多个靶点快速计算筛选数亿级别的化合物数据库,结合试验验证,来寻找新型结构类型的先导化合物,就能为下一步新药研发工作提供依据。不过,无论疫苗还是特效药,超级计算机依然只是通过海量计算帮助人类尽量设计出一款较为安全、完备的测试品。至少从理论上说,动物测试和人体临床试验的“门槛”依然要过,超级计算机所能做的,是在一些团队决心冒险直接跨过这些门槛时,提高可能性。
（责任编辑：fqj）