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Covid-19，这种前所未有的病原体能导致严重的呼吸症状，包括呼吸困难和胸痛。
随着它在全球范围内不断的蔓延，人们越来越意识到它的严重性。
该怎么办？
如今，科学家们正急于寻找能够帮助患者早日康复的药物。
为了助力药物的搜寻，科学家们使用了世界上最强大的超级计算机，IBM（国际商业机器公司）建造的Summit超级计算机。
图源：橡树岭国家实验室
这台超级计算机位于田纳西州的美国能源部橡树岭国家实验室（Oak RidgeNational Laboratory），有着两个网球场大小的占地面积，并且每秒可进行2亿兆次计算——大约是普通笔记本电脑的一百万倍。
上个月，研究人员用它筛选了8000种已知的药物化合物库，以找到对冠状病毒最可能有效的药物。这些化合物包括化学物质、草药和天然产物，它们要么已经在人类身上研究过，要么已经被批准为药物——而且重要的是，已被认为对人体是安全的。Summit在短短两天内将数据集缩小到了77个。如果使用普通计算机，这个过程可能需要几个月的时间。
田纳西大学（University of Tennessee）的分子生物物理学专家杰里米·史密斯（Jeremy Smith）主持了这项模拟实验，他告诉 OneZero公司：“这背后的逻辑是，如果这些化合物中的任何一种起作用，那么获批和推广的时间应该比平常的药物开发过程短得多。”他和同事在2月份将研究结果发布到预印本服务器ChemRxiv上，并在运行更多计算时更新了论文。
如果任何一种化合物在动物上起作用，科学家们就可以跳过对人体的初次安全性试验，直接在病人身上测试药物的有效性。
众所周知，开发药物是一个漫长的过程——一种新药从被发现到上市可能需要10年的时间，而许多新药失败的原因在于不安全或根本无效。这就是为什么在全球爆发一种没有已知治疗方法的传染病时，像Summit这样的超级计算机特别有用。
为了进行模拟，史密斯使用了该病毒的基因组，而该基因组是由中国研究人员于今年一月份在网络上公布的。数据显示，这种现在被称为SARS-CoV-2的病毒，与引起严重急性呼吸综合征（SARS）的冠状病毒相似，并以类似的方式感染人体。有了这些知识，研究人员为Summit设计了程序，以寻找一种非常特殊的化合物。
冠状病毒得名于其表面的皇冠状蛋白质，这种蛋白质能使病毒与人类细胞结合并感染人类细胞。研究人员利用Summit确定了能够与这些刺突蛋白结合的药物，以阻止病毒进入人体细胞。
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“我不确定这些化合物中的哪个会对此有效。也许数据库中的化合物都不起作用，也许有几个会起作用。”
使这个过程复杂的是，这些刺突会不断做出许多微小的运动。研究人员必须要找出模拟这些运动的方式，以找到可以对其起作用的药物。IBM exascale系统副总裁大卫·塔瑞克（David Turek）告诉OneZero（exascale计算是指每秒进行百亿亿次计算的能力）：“这是一个复杂的数学问题。”
使用机器学习算法，超级计算机可以很快完成目标。使用4，608个节点——相当于相同数量的笔记本电脑的计算能力——获得一个问题，将其分割成若干部分，分配给所有单独的节点或计算机，然后将所有部分重新组合起来，重新构建问题的解决方案。这个系统类似于蜂巢，有大约一百只不同的雄蜂为一个共同的目标一起工作，但每只雄蜂都有自己的任务。这种能力使研究人员能够完成极其复杂的任务，例如药物发现。
这个结果并不意味着研究小组已经找到了治疗SARS-CoV-2的方法。他们鉴定出的77种化合物仍然需要在实验室的动物和人体细胞中进行测试。田纳西大学健康中心的病毒学家现在正在开始实验，但要确定其中任何一种化合物是否对冠状病毒有效可能需要数月的时间。也许这尚不足以及时帮助现存患者，但如果冠状病毒的传播持续到明年，或者成为一种地方性病毒，这意味着冠状病毒会成为像流感病毒一样经常出现的病原体，那么一种有效的药物的发现将是有必要的。
图源：橡树岭国家实验室
史密斯说：“我不知道化合物中是否有有效的。也许数据库中的化合物都不起作用，也许几个会起作用。”
在未来全新且无法治疗的疾病的爆发中，史密斯认为这样的药物发现模拟试验可以通过全球500台左右的超级计算机进行协调，这样科学家们就可以直接开始药物测试。他说：“我们可以准备好科学工具，这样就能尽快用正确的知识作出反应。”
希望在全球最强大超级计算机加入战斗后，疫情能取得一定的进展。
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