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2025年1月
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發(fā)布時間: 2021-08-30
“在我們這得拼命奔跑,，才能保持在原地。要是想要到別的地方,，得再快一倍才行”,。
上文來自Lewis Carroll的文學(xué)作品《愛麗絲夢游仙境》，講的是愛麗斯和紅桃皇后一同出發(fā),，但不久之后發(fā)現(xiàn)他們處在與先前一模一樣的起點上,。
生物學(xué)家Leigh Van Valen在1973年也源于此提出了“紅桃皇后理論”。其本質(zhì)觀點可以理解為,，生物系統(tǒng)在長期動態(tài)平衡中實現(xiàn)演化創(chuàng)新,。例如， 病毒不斷演化出更強的感染力,，而宿主則不斷演化出更強的免疫能力，二者都在不斷演化創(chuàng)新,，不斷形成新的平衡,。
從結(jié)構(gòu)角度理解協(xié)同演化，計算需求加碼
COVID-19冠狀病毒疫情于2019年底爆發(fā),，并于2020年初席卷全球,。而在這之前已有其它六種冠狀病毒感染少數(shù)宿主，包括人類和禽類其中4種已在人群中傳播,。
在數(shù)十億年的演化過程中,，病毒和宿主正是以紅桃皇后理論的方式相互作用而實現(xiàn)協(xié)同演化,，其爆發(fā)還沒有確切的時間和地點，且病毒中間宿主尚未明確,。
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這種紅桃皇后理論方式的相互作用和協(xié)同演化給研究也帶來極大的挑戰(zhàn),，也推動了從結(jié)構(gòu)角度理解協(xié)同演化新算法的開發(fā)，其中分析大量基因組數(shù)據(jù),、鑒定正選擇關(guān)鍵位點及動力學(xué)模擬等都需要消耗大量算力,。
曙光計算，探尋協(xié)同演化信號
研究病毒-宿主相互作用基因中的協(xié)調(diào)演化信號,，對于理解其演化歷史,、尋找中間宿主和預(yù)防冠狀病毒的爆發(fā)具有重要研究意義。近日,，基于曙光提供的計算支撐,，基因組學(xué)中心團隊將利用分子動力學(xué)模擬分析預(yù)測新冠病毒不同株系對不同人類群體的感染能力。
根據(jù)紅桃皇后理論,，該團隊提出了一種新方法來探索病毒與宿主間的協(xié)調(diào)進化,。通過分析病毒-宿主相互作用基因中的正選擇位點，利用可信度較高的一種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)建模方法——同源建模,，對病毒S蛋白受體結(jié)合域（RBD）-宿主ACE2復(fù)合物進行分子動力學(xué)模擬以預(yù)測其結(jié)合能,，探索其結(jié)合的方式與緊密程度。
簡單來說,，這個思路為研究病毒和宿主之間的協(xié)同演化,、探索病毒的潛在中間宿主提供了一條可行的途徑。
計算與生命科學(xué)領(lǐng)域研究共同成長
在生命科學(xué)領(lǐng)域,，蛋白質(zhì)分析,、基因測序、分子動力學(xué),、輔助藥物設(shè)計,、醫(yī)療影像等，均對計算有著龐大需求,。而這些需求也推動了計算行業(yè),、服務(wù)模式的不斷成熟。
7月,，中科曙光推出算力基礎(chǔ)設(shè)施和公共計算服務(wù)平臺——計算服務(wù),。通過鏈接遍布全國的數(shù)據(jù)中心算力資源，實現(xiàn)算力互通互聯(lián),，進行統(tǒng)一調(diào)度管理,，按需按量為用戶提供計算、應(yīng)用,、數(shù)據(jù),、調(diào)優(yōu),、咨詢、運營,、運維等的一站式服務(wù),。為生命科學(xué)等對計算有著龐大需求的領(lǐng)域，提供像“自來水”一樣即開即用的海量算力,。
曙光計算服務(wù)可提供多核計算節(jié)點,，保障單核多線程程序快速運行；SSD 存儲資源,，保障高 IOPS 程序穩(wěn)定運行,。同時可為生信企業(yè)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)，也可提供API整合到企業(yè)自有平臺,。
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