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疫情拐点何在,超级计算解惑

2020-01-30

新型病毒不断发威,每天的确诊病例不断增加,封城封村封路、口罩严重断货、囤积粮食蔬菜……这场突如其来的疫情似乎让每一个人都措手不及,人们不禁会问,这样的状态还要持续多久?128日,国家卫健委高级别专家组组长、中国工程院院士钟南山在接受新华社采访时预测,疫情将在一周或10天左右达到高峰,不会大规模增加了,这一剂“强心针”般的预测无疑让许多人缓解了焦虑情绪。

但是,当前的疫情形势依然严峻。截至12924时,国家卫生健康委收到31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告确诊病例7711例,现有重症病例1370例,累计死亡病例170例,累计治愈出院病例124例,共有疑似病例12167例。目前累计追踪到密切接触者88693人,当日解除医学观察2364人,共有81947人正在接受医学观察。

一组组数据,每天都在增加,那么,疫情发展何时出现拐点?新型冠状病毒致病机理是什么?疫苗和药物设计进展如何?查病原、判趋势、明机理、谋对策,这些问题各界高度关注,而对这些问题的回答,正是最终消灭疫情的科学途径。深圳超算正在和各界合作,大力推进上述工作。

疫情发展趋势预测分析为决策提供依据

疫情传播是有规律的。基于疫情时空大数据,可以利用数学模型对新型冠状病毒的可能感染规模和传播风险等进行预测。以疫情原发地武汉的数据来看,通过人口基数、流动趋势、时空分布等维度建立数学模型,超算的模拟仿真,科学家已经比较有把握地预测武汉疫情将在一周左右的时间出现拐点,确诊病例不会再大规模增加。超级计算对疫情的预测,为评估防控措施的有效性以及医疗、卫生资源的分配提供了重要的参考价值。

基因测序与蛋白质结构分析定位元凶

对病毒进行基因测序,通过基因相似性分析构建基因演化树,有助于定位致病元凶,并揭示病毒致病机理。利用测序结果,采用生物信息学的方法来比对和查找,就需要超级计算资源。在测序和序列分析初期,科学家发现新型冠状病毒和以前的冠状病毒相似度并不是特别高(87%),进一步通过基因家族分析和蛋白质三维结构分析,实现了致病元凶的准确定位,超级计算在其中发挥了不可或缺的重要支撑作用。

加速药物筛选和病毒疫苗研制

找到能够让病毒蛋白质分子失效的小分子,小分子药物可竞争性地结合病毒蛋白质的功能位点,这样一来病毒蛋白质就不能和它真正的底物结合,从而抑制病毒蛋白质的活性。每个小分子要通过各个角度与蛋白质结合,来观察能量释放情况,结合之后释放能量越多结合就越稳定,这个小分子就越有可能做成药物,这其中就需要大量的超级计算资源,加速药物筛选过程。另外,运用分子动力学,也能快速分析出病毒入侵关键蛋白的分子结构机理,加速疫苗研制。

面对疫情,深圳超算优先调度数以千万计的机时,和港中文、深圳大学、中山大学药学院等新药创制科研机构和相关药企开放协作,只争朝夕,与时间赛跑、与死神较量,众志成城曙光在望!在这一场没有硝烟的战争中,科学防治,相信我们一定会战胜疫情!

 

国家超级计算深圳中心于2009年获国家科技部批准成立,是深圳建市以来投资规模最大的国家级重大科技创新基础设施,是深圳作为创新型城市的名片。中心坚持以技术为引领、以市场为导向、以品质为追求、以服务为根本,在科学计算、工程计算、生物医药、动漫渲染、海洋石油等领域支持国家科技创新,成果卓著。中心是世界上最早布局云计算、大数据、人工智能的超算中心之一,2009年建立之初,就迅速组建了深圳云计算中心,联合相关企事业单位,开展智慧城市等方面技术创新与服务。深圳公安云已经在为每一位市民保驾护航,深圳健康云正在努力削平医疗资源和服务的不均衡,深圳教育云将让中学生来揭示AI的奥秘。目前中心云计算、大数据和人工智能机构用户超过2万家,个人用户超过1200万人。