Динамическое взаимодействие, в котором высокопроизводительные вычисления масштабирования сочетаются с биофизическими исследованиями, раздвигая границы знаний и стимулируя новую эру беспрецедентных открытий в биологии.

В статье в Biophysical Journal биофизик Рафаэль Бернарди из Обернского университета и его коллеги пролили свет на возможности суперкомпьютеров следующего поколения в изменении ландшафта биофизики.

Исследователи, поддерживаемые Национальным научным фондом США, исследуют слияние масштабного вычислительного моделирования и экспериментальной биофизики, обеспечивая перспективу будущего, в котором открытия будут сделаны с новой точностью.

Теперь биофизики с помощью передовых высокопроизводительных вычислений могут бросить вызов давним биологическим предположениям, прояснить сложные детали и создать новые белки или спроектировать новые молекулярные схемы.

Специалисты по вычислительной биофизике могут моделировать сложные биологические процессы, которые варьируются от субатомных до цельноклеточных моделей с необычайной детализацией.

«Новые компьютеры масштабирования позволяют специалистам по вычислительной биофизике выйти за рамки того, что может быть достигнуто экспериментально, и моделировать биологические процессы с гораздо более высоким уровнем детализации», — говорит Бернарди.

«Например, теперь мы можем понять, как патогенные бактерии связываются с людьми во время заражения на атомном уровне, генерируя данные для моделей искусственного интеллекта и открывая новые пути исследования».

Исторически такие области, как физика и химия, в значительной степени опирались на теоретические модели для руководства экспериментами. Биология сегодня находится на аналогичном перепутье, когда новое программное обеспечение и специализированное аппаратное обеспечение становятся ключевыми для расшифровки экспериментальных данных и предложения инновационных моделей.

Общедоступный суперкомпьютер Frontier, развернутый Национальной лабораторией Ок-Ридж в 2021 году, в сочетании с быстрым распространением инструментов искусственного интеллекта, разработанных специально для биофизики, демонстрирует глубокие успехи, достигнутые в объединении моделирования с наблюдением, по словам Бернарди, без проблем.

Импульс, набранный вычислительной биофизикой, означает монументальный сдвиг, считают ученые. По мере продвижения биофизических исследований ожидается, что плавная интеграция экспериментальных и вычислительных усилий переопределит границы знаний, говорит Бернарди, закладывая основу для открытий, которые могут изменить наше понимание биологического мира.