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新算法加速了分子模拟

新算法加速了分子模拟

作者:容枣芴  时间:2017-09-02 07:05:32  人气:

Will Knight生物学家和计算机科学家联手创建了新算法,使超级计算机能够以前所未有的规模对分子活动进行建模该技术可以使医学研究人员更好地预测药物对“计算机模拟”细胞的影响,即在对细胞或动物进行任何实验之前由加利福尼亚大学圣地亚哥分校的团队领导的研究人员利用最近的数学发现,大大加快了超级计算机处理模拟静电原子相互作用所需数据的速度这意味着可以同时建模的原子数量从大约10,000增加到120万,使研究人员能够在分子水平而不是原子水平上模拟生物活动静电模型显示单个原子上的电荷如何相互作用以在整个分子中产生电场这可以确定分子的运动和稳定性,并帮助生物学家,例如,了解蛋白质的行为和药物的有效性 “静电相互作用非常重要,”华盛顿大学的生物学家David Sept说,他为这项研究做出了贡献 “到目前为止,我们还没有办法解决这些问题”一种称为Poisson-Boltzmann方程的数学公式对于创建精确的静电模型至关重要通常,计算该等式需要大量的计算机功率,即使对于简单的模型也是如此但加利福尼亚大学的数学家Mike Holst和Randolph Bank在2000年发现,这种方程式可以分解为独立的部分加州大学(University of California)博士后研究员内森·贝克(Nathan Baker)利用这一发现将计算的不同部分提供给超级计算机中的不同处理器这种并行处理产生了更多的计算能力,并允许创建更复杂的模型这项创新已经取得了一些有益的成果研究人员利用该技术模拟微管上的静电电荷,微管是细胞结构和运输系统的一部分,也是核糖体,负责在细胞内制造蛋白质 “理解微管不稳定性和它们分离的机制可能具有治疗应用,因为许多抗癌药物可以稳定微管,”负责这项研究的化学家J. Andrew McCammon说一台名为Blue Horizo​​n的IBM超级计算机花了不到一个小时就完成了微管模拟它排名世界第八强大的超级计算机,拥有1,152种不同的处理器研究小组估计,在实际的时间内,没有任何计算机可以使用以前的方法进行此模拟期刊参考:美国国家科学院院刊(第98卷,第1037页,