IBM 超级计算机筛选出 77 种抗病毒化合物,成抗疫新力量

肖漫 雷锋网 2020-03-23

超级计算机成为抗疫竞赛的加速器。

  文 | 肖漫 

在生死时速的抗疫竞赛中,速度越快越好。

在这场抗疫竞赛的背后,超级计算机成为了加速器。

据 Venture beat 报道,IBM 加入了由美国政府主导成立的 COVID-19 高性能计算联盟(High Performance Computing ,HPC),帮助研究人员部署预测模型,分析新冠疫情的发展过程,加速推进病毒治疗进程。

面对病毒(包括 COVID-19 病毒)这类新生化合物,研究人员会在实验室中培养微生物并观察其对引入的新生化合物的反应,逐渐缩小潜在变量的范围。不过,单独的变量可能包含着数百万甚至数十亿个数据需要模拟,仅依赖研究人员的观察,将是个巨大的挑战。

目前,全球正处于抗击疫情的非常时期。数据显示,全球新冠病例确诊已超 33 万人(截至发稿),且海外多个国家正处疫情暴发期,确诊数量还在不断攀升。在这场抗疫竞赛中,时间是获胜的重要因素。对病毒的了解多一点,对疫苗的研究更近一步,新冠病毒的威胁就少一分。

IBM 研究总监 Dario Gil 在博客中表示,在流行病学、生物信息学和分子建模的实验中需要大量计算,如果手动进行,实验需要数年才能完成;如果在速度较慢的传统计算平台上操作也需要数月的时间,而超级计算机高性能的计算系统能够快速解决这一计算问题。

注:图源 extremetech

据悉,IBM 此次参与 COVID-19 研究的是 Summit 超级计算机,是目前世界上最强大的超级计算机。它由 4608 台计算服务器组成,每个服务器包含 2 个 22 核 Power9 处理器,6 个Nvidia Volta V100 GPU。另外,Summit 还拥有超过 10PB 的存储器,其计算能力最高可达 200PFlops。

在加入 COVID-19 高性能计算联盟之前,Summit 在新冠疫情研究中就已取得了突破。美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)研究人员表示其团队借助 Summit 寻找到可以对抗 COVID-19 的最有效的现有药物。

经查询,其研究成果已发表至《ChemRxiv》 杂志,论文题为“Repurposing Therapeutics for COVID-19: Supercomputer-Based Docking to the SARS-CoV-2 Viral Spike Protein and Viral Spike Protein-Human ACE2 Interface”。

在此项研究中,研究人员从 8000 多种化合物入手,借助 Summit 的算法寻找可以与蛋白质结合并阻止病毒发挥作用的药物。

初步结果显示,目前 Summit 已筛选出 77 种化合物能够与 Spike 蛋白结合,阻止病毒表面的份子与人类细胞上的血管紧张素转换酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2) 受体相连。

值得说明的是,尽管 Summit 计算能够在病毒研究方面发挥作用,但并不能够自行设计出一种治疗方法,其临床分析过程并不理想,还需医疗机构对已筛选出的化合物进行评估、测试才能用于临床试验。

另外,Summit 辅助研究的方法仅是帮助缓解 COVID-19 的症状并提高存活率,而非疫苗研制。不过,在 COVID-19 高性能计算联盟中,除了 IBM,还包括了 Google、微软、美国能源部、伦斯勒理工学院等其他公司以及学术机构;而这些机构的计算能力同样在病毒研究中发挥着作用。

亚马逊 AWS 部门启动一项计划,为研究机构和公司提供技术支持,推进 COVID-19 在诊断、治疗、疫苗等方面的研究。同样,微软也表示将通过扩展对 Azure 和高性能计算能力的访问,与科学家合作,为抗击 COVID-19 的研究人员提供所需工具。

伦斯勒理工学院将其人工智能多处理优化系统计算机(AiMOS)部署在伦斯勒计算创新中心,该学院表示正与研究机构接触,支持与 COVID-19 有关的研究。

越来越多的力量加入了抗疫竞速之中,面对新冠病毒这一全人类的共同敌人,多方合力,抗疫成效终会呈现“1+1>2”。

参考资料:

https://chemrxiv.org/articles/Repurposing_Therapeutics_for_the_Wuhan_Coronavirus_nCov-2019_Supercomputer-Based_Docking_to_the_Viral_S_Protein_and_Human_ACE2_Interface/11871402

https://venturebeat.com/2020/03/22/ibm-coronavirus-covid-19-supercomputing-consortium/

https://www.extremetech.com/extreme/307998-ibm-supercomputer-identifies-77-compounds-that-could-fight-coronavirus


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