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目前,帕金森病已经成为最常见的神经退行性疾病之一。流行病学显示,患病率为15 ~ 328/10万人口,约1%的人在55岁以上;发病率为100 ~ 21/10万人/年。虽然它是在1817年被发现的,但是这种疾病的病因仍然未知。

很难想象,在19世纪初,人类完成了一系列壮举,如登上月球、使用核能和在20世纪发明电脑,之后仍然发现了一种不治之症。但是不要这么悲观。科学技术的进步不可能在一眨眼的时间内完成。爱因斯坦曾经说过:“解决一个问题的办法往往是在与其相邻的更高层次上。”在过去的一个世纪里,计算科学在不同程度上推动了几乎所有科学研究领域的进步。计算机和信息技术已经成功地发挥了研究工具的作用,医学研究也不例外。

神机妙“算”:从可穿戴设备治疗帕金森氏症说起

上个月13日,迈克尔·J·福克斯帕金森氏病研究基金会(mjff)和it巨头英特尔公司宣布合作,利用一个新的大数据分析平台进行多阶段研究。该平台使用可穿戴技术监测患者的症状,并利用收集的数据探索相关模型。

这种合作的一个显著方面是可穿戴技术的应用。通过可穿戴设备,病人的症状可以全天候被检测到,这在以前是不可能的。更重要的是,采集到的实时数据可以在后台通过计算和分析对帕金森病进行深入分析,这可以帮助研究人员和医生在衡量疾病进展方面迈出重要的一步,从而加快药物研发的进程。

用于收集数据的可穿戴设备“端”,以及用于计算和分析的“云”平台,是信息技术中最典型和最强大的计算模式:“云+端”。

除帕金森病外,医学研究领域中最受关注的“云+端”模式案例应该是基因监测。感谢苹果联合创始人史蒂夫?乔布斯和好莱坞女演员安吉丽娜?朱力。当乔布斯患癌症时,他花了10万美元对他的肿瘤和整个基因谱进行了测序。安吉丽娜。朱莉在接受媒体高调采访时透露,她选择通过基因测试进行乳房切除术,这将乳腺癌的风险从87%降至5%。

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毫无疑问,强大的恒星效应让世界各地的许多人为基因测试做好了准备。2010年,“dna之父”詹姆斯?沃森曾经说过,基因测序将决定未来人们可以根据不同的遗传疾病定制不同的药物,在10年内控制一些主要的癌症,并在2020年攻克癌症。

尽管乔布斯的10万美元似乎被浪费了,但基因检测技术仍然非常有效,前景光明。然而,困扰基因检测技术发展的一个问题是其庞大、复杂和多变的数据计算需求。华大基因作为中国领先的、世界知名的基因研究机构,凭借高性能计算的优势,在基因测序的研究和应用方面取得了显著的成就。

“每个人大约有1万亿个细胞,每个细胞中有23对染色体。包含在这些染色体中的dna由atcg的不同碱基序列组成,总数为30亿。这些基因序列是解开人类遗传信息之谜的关键。”华大基因高性能计算研发总监王博士表示:“测序技术发展迅速。当它在1999年成立时,我们只有几个测序仪,现在已经有150多个。”现在有这么多,好像我们的吞吐量非常惊人,而且满负荷运行每天超过十兆字节的数据,这需要很大的计算能力。"

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华大基因建立了基于高性能计算的大规模测序、生物信息学、克隆、健康和农业基因组技术平台。其测序能力和生物信息学分析能力处于世界领先水平,在《自然》和《科学》等国际一流学术期刊上发表了100多篇学术论文,奠定了中国基因组学在世界上的领先地位。

面对复杂的基因测序数据处理,BGI在构建高性能计算平台时不断尝试新的技术和方法,不仅要有高性能的计算能力,还要考虑其经济效益。结合相关研究的未来发展,经过多方考虑和研究,BGI最终选择与英特尔共同推出生命科学领域的至强融核协处理器应用项目。

Xeon phi是英特尔为高并行高性能计算(hpc)应用推出的协处理器,可提供多达61个内核、244个线程和1.2万亿浮点运算。此外,其他英特尔至强处理器架构使用相同的编程语言、并行模式、技术和开发工具,并具有方便迁移和可移植性的优势。

王博士介绍,借助英特尔的产品技术在临床上的应用,可以大大提高计算效率。以测序为例,传统的方法过去至少需要几个星期,但现在可以在8小时内完成,所以它可以给医疗带来很大的改善。

如果帕金森病研究基金会与英特尔合作,使用可穿戴设备以“云+端”模式实时分析症状,以便医生可以随时随地对患者进行诊断,那么BGI的基因测试将利用“云+端”模式的高性能计算优势对所有患者进行一次检查。

如前所述,计算科学的进步促进了其他研究领域的进步。事实上,它依赖于方便可靠的计算设备,这是更快和更便宜的。这离不开英特尔等it领导者的支持。添加语料库

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来源:国土报中文版

标题:神机妙“算”:从可穿戴设备治疗帕金森氏症说起

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