病毒肆虐，超级计算机、冷冻电镜等高科技如何战疫？

新型冠状病毒肆虐，但是和非典时期相比，随着中国科技的发展，应对也更加有力。

目前，国内医院普遍采用的是核酸检测来确诊病例是不是真的得了新冠肺炎，而最近又增加了通过 CT 检测，而最近由阿里巴巴达摩院和浙江疾病预防控制中心等机构研发的新冠肺炎检测分析平台正式上线！

它采用的是全基因组检测技术，与核酸检测方法不同，阿里可以一次对几十万到几百万条病毒的 DNA 分子进行序列测定，这就大大加快了检测速度。

常规人工需要 12 小时才能确诊一例新冠肺炎患者，经过阿里的技术加持，这个过程仅需要 2 小时。

加快确诊速度后，就能让那些高度疑似又没办法确诊的患者迅速得到医院收治，既控制住了他们的病情，也避免了他们在外可能感染其他人群。

而且这个平台是建在阿里云和达摩院的算法上的，这意味着整个病毒的资料库和数据都在阿里上面跑，这就为后面为我们研发疫苗和治疗药物打下了重要基础。

在病毒疫苗研发上，从 2019 年 12 月 31 日凌晨接到标本，1 月 7 日晚，中国疾控中心从临床样本中病毒分离成功；1 月 12 日，从环境样本中成功分离病毒；1 月 24 日，全球首发了第一株新型冠状病毒毒株信息。用了不到一个月的时间。

而在分离完毒株之后，则要用冷冻电镜病毒颗粒结构解析工作，从而为开发疫苗奠定了基础。冷冻电镜就是一种结构生物学技术，它和 X 射线晶体学、核磁共振是结构生物学的三大支撑技术。它的发展基于三大思路，1.样品冷冻(保持蛋白溶液态结构)；2.冷冻成像(获取二维投影图像)；3.三维重构(从二维图像通过计算得到三维密度图)。

完整表述就是其解析结构的方法是通过用电子显微镜对冷冻固定在玻璃态的冰中的生物大分子进行成像，然后应用计算机对所摄取的生物大分子图像进行图像处理和计算，进而重构出生物大分子的三维结构。

前段时间猪瘟肆虐，我国科学家就利用冷冻电镜分离出国内非洲猪瘟病毒流行株，并首次解析了该病毒颗粒的三维结构，为开发新型非洲猪瘟疫苗奠定了基础。

而超级计算机将会加速病毒疫苗的研发，超级计算机能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。超级计算机主要特点包含两个方面：极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。

超算是一个国家综合实力的体现，在国防科技，工业化，航天卫星等领域发挥重要作用，其次它会在诸如气象，物理，探测等领域显现出它的优势。人工智能、深入学习、生物医药、基因工程、金融分析等新兴领域超算也发挥着重要的作用，在未来的 5G 时代，超算将发展为共享服务器云计算的形式，发挥它极强运算速度和大批量数据处理的优势。

在生物、医药领域里，超级计算机应用主要涉及到蛋白质研究、基因比对、药物筛选、器官模拟等。

而分离毒株、药物筛选、新药研发等也需要进行大量的数据分析和科学超算工作。超级计算机具有强大的 CPU 及 GPU 算力调度能力，能够为基因测序、医疗工程提供稳定高效的算力支持，从而降低创新药物前期研发的成本与周期。

从原理上讲，药物通过与体内的生物靶标相互作用而发挥药效，若能够根据药物靶标结构来计算筛选和设计小分子配体,将可大大降低创新药前期研发的成本与周期。针对新型冠状病毒的多个靶点，而通过超级计算机的高性能计算、存储资源，快速计算筛选数亿级别的化合物数据库，结合实验验证，来寻找新型结构类型的先导化合物，就能为下一步新药研发工作提供依据。

早在 2016 年，华盛顿大学等处的研究人员就通过超级计算机研究获得了促进冠状病毒进入细胞的突起蛋白的原子模型，对该模型进行分析或可为开发抵御冠状病毒感染的特殊疫苗提供思路。（冠状病毒种类有很多）

除了病毒疫苗研发之外，超级计算机还能为疫情数据的实时监测和态势分析提供数据平台与技术支撑。

在目前复杂的疫情形势下，保障医院信息系统的稳定运行尤为关键。而中国的超级计算机龙头曙光公司也向湖北省及武汉市定点救治医院捐赠首批包括服务器、工作站、存储、相关软件等在内的计算设备，用于疫情监测、诊治及信息存储等急需场所。

而除了超级计算机之外，人工智能也在助力疫苗的研发以及“老药新用”的筛选。开发药物有其客观时间规律，一般需要 5~10 年，但“老药新用”通常可以大大缩短时间。

此次全球健康药物研发中心（GUDDI）团队上线的人工智能药物研发和大数据分享平台，里面涵盖了既往冠状病毒相关研究中涉及的900多个小分子在不同阶段的相关实验信息等，2000多个冠状病毒相关的文献记录以及原文链接，并且实时更新新型冠状病毒的科学前沿报道，希望科研界能参与提炼有用信息并得到帮助或启示，共同助力针对新型冠状病毒的研究。再比如高通量筛选平台和多个化合物分子库，可以帮助科学家高效筛选出经过临床一期实验的安全性已知的化合物，有效缩短针对此次疫情的药物研发时间。

此外，GUDDI团队还根据新型冠状病毒和SARS病毒的同源性建立了多个靶点结构模型并开展了一系列分子动力学模拟，计算化学药物设计，以及人工智能药物设计工作，这些工作都在获得新病毒基因序列之后几天内完成，为进一步探索靶点机制，实现“老药新用”的虚拟筛选，为后续的药物设计和实验开发奠定基础。

可以说高科技正在助力我们更加有效快速地战胜疫情，2 月 4 日上午 9 时许火神山也开始收治病人，这标志着这个战疫进入新阶段，火神山医院总建筑面积 3.39 万平方米，主要救治确诊患者，编设床位 1000 张，开设重症监护病区、重症病区、普通病区，设置感染控制、检验、特诊、放射诊断等辅助科室。7000 余人仅用 8 天建造完成，创造了中国速度。

我们从直播可以看到，空调、热水器、空气净化管道、氧气管道等等物品全部齐全，这是只有中国才能创造的世界奇迹。