有用的知識來了!!教你如何在家為疫情出一份力!

當然是躺在家裡啥也不幹了!

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不過隨著各地已經開始復工復學,大家可能很難一直躺在家裡為國家做貢獻了。

而我們也不是醫衛人員,更不是科研人員,作為一名普通民眾,有沒有什麼辦法可以為這場病毒與人類的戰役出一份力呢?

“既然你誠心誠意的發問了,那我就大發慈悲地告訴你”

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其實還真有辦法,那就是加入Folding@Home項目,然後下載他們的計算軟件在自家電腦上運行,利用自己電腦閒置的GPU算力來幫助科學家模擬新型冠狀病毒的蛋白質摺疊過程。

看到這,小問號,你是否有很多朋友?為啥我下個軟件在電腦上運行就能幫助到科學家了?

別急,首先我們來了解下Folding@Home是幹什麼的。

這個組織是由斯坦福大學化學系的潘德小組(Pande Group)所開發創建的一個研究蛋白質摺疊、蛋白質錯誤摺疊或聚合以及由此引起的相關疾病的分佈式計算工程。也是目前吉尼斯認定的世界最大的分佈式計算項目。

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分佈式計算簡單來說就是在許多臺電腦上同時運行計算,而且最後還必須出一個結果。自2000年創建至今,已經有超過百萬人參與項目並提交了運算結果,它的計算能力總和也達到了全球計算機TOP10水平。

而如此恐怖的計算能力其實只為了弄明白一個問題:蛋白質是怎麼摺疊的?

在生物學中,蛋白質是由氨基酸以“脫水縮合”的方式組成的多肽鏈經過盤曲摺疊而形成的具有一定空間結構的物質。

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它可以作為酶,來促進生物體內各項生化反應的完成;也可以作為抗體,用來識別來自外界的有害成分並允許免疫系統攻擊這些“入侵者”;此外,它還是我們骨骼、肌肉、頭髮、皮膚和血管等組織的主要組成成分

鑑於蛋白質對生物的作用如此重要,科學家們對人類所有基因組都進行了測序(生物學中所有蛋白質的藍圖),但對於蛋白質來說,僅僅知道基因組序列並不能使我們充分了解蛋白質的功能,更無法知道它是如何工作的。

因為結構決定其功能

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蛋白質可能的摺疊過程;馬爾可夫狀態模型


為了執行某些特定功能(比如,作為酶或抗體),它們必須變成特定形狀,因此蛋白質會在細胞環境(特定酸鹼度、溫度等)下自己把自己組裝了(活生生把自己玩成了樂高),這種自我組裝的過程,也被稱為蛋白質摺疊。

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蛋白質從一個不穩定的線條摺疊成原生狀態

可尷尬的問題是,蛋白質可以在極短的時間內從一級結構摺疊成立體三維結構,研究者卻無法捕捉到這個過程,甚至都不能在短時間內通過氨基酸序列計算出蛋白質結構。

在這種情況下,Floding@Home項目應運而生,它們的使命正是通過計算機模擬出蛋白質摺疊過程,並從中尋找致病機理。

而引起此次新冠疫情的病毒SARS-COV-2(注意哈,不是非典的那個SARS),在它表面存在著許多“S刺突蛋白”,這種蛋白可以附著在肺泡細胞表面,從而讓人體出現嚴重的急性呼吸系統綜合徵。

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因此目前許多針對性研究都聚焦於這種刺突蛋白上。

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不過,科學家目前尚不完全瞭解刺突蛋白的工作原理(功能)。於是Floding@Home聯合凱特琳癌症治療及研究中心開展了“模擬新型冠狀病毒蛋白質摺疊”的科研項目。

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然後他們把項目上傳到了boinc平臺,可能有同學不知道這又是個啥,來給大家簡單介紹一下。

Boinc平臺是美國加州大學伯克利分校的一個團隊所開發的志願計算平臺。

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它的主要作用是為大多數科研組織提供超強的運算能力,因為在科學研究中,有很多複雜的問題需要使用計算機的計算,並且計算量還不是一般的計算機可以完成的

但這些做科研的組織中,其實大部分屬於學校旗下或者非商業的實驗室,哪有錢去採購如此大算力的計算機(畢竟像天河二號這種級別的計算機可不是每個大學都擁有的)。

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所以boinc的出現恰好解決了這個問題。通過BOINC,研究組織可以發佈任務給無數個志願者,每個志願者貢獻自己計算機的一點GPU算力進行運算,最後把結果傳回研究組織的手裡。

而我們藉助這款軟件,就可以利用電腦閒置的GPU來協助運算蛋白質模擬背後龐大的數據,助力這次新冠肺炎的研究。

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小編在自己電腦上運行的Folding@Home軟件

另外,著名的顯卡製造商NVIDIA也在推特上呼籲玩家捐贈出閒置的GPU算力,支持對抗新冠病毒的項目Folding@Home。

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在英偉達呼籲玩家之前,全球有約3萬人參與到了Folding@home的SARS-COV-2運算中,當英偉達為項目發聲後,截止目前參與的玩家數激增至約40萬人,該項目的算力也由先前的100 petaFLOPS(單位為每秒千萬億次浮點運算),暴增至470 petaFLOPS(每秒47億億次浮點運算),是目前TOP 500超算冠軍Summit的峰值性能200 petaFLOPS的2倍還多。

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話說回來,如果老黃可以給我發個2080ti,我可以7x24小時給你跑,不管怎麼樣,都是為了LOVE&peace嘛...

ps:有興趣的同學可以在Folding@Home官網https://foldingathome.org/start-folding/瞭解詳情。


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