藥物分子設(shè)計(jì)是目前新藥發(fā)現(xiàn)的主要方向，它是依據(jù)生物化學(xué)、酶學(xué)、 分子生物學(xué)以及遺傳學(xué)等生命科學(xué)的研究成果，針對(duì)這些基礎(chǔ)研究中所揭示的包括酶、受體、離子通道及核酸等潛在的藥物設(shè)計(jì)靶點(diǎn)，并參考其它類(lèi)源性配體或天然 產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)出合理的藥物分子。計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)方法（CADD）是藥物分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

從20世紀(jì)60年代構(gòu)效關(guān)系方法（QSAR）提出 以后，經(jīng)過(guò)40多年的努力和探索，尤其是20世紀(jì)90年代以后，隨著多種新的方法的出現(xiàn)，CADD方法已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)完善和新興的研究領(lǐng)域，它大大提高 了藥物開(kāi)發(fā)的效率，為人們攻克一些頑癥提供了嶄新的思路和成功的希望。

但是這種方法對(duì)于硬件設(shè)施的要求卻是苛刻的，拿常用的生物信息軟件AMBER和 NAMD來(lái)講，其中用于分子（特別是生物分子）動(dòng)力學(xué)模擬的軟件Amber并不是哪個(gè)具體的程序叫這個(gè)名稱，而是很好地協(xié)調(diào)工作的各個(gè)程序部分一起提供了 一個(gè)強(qiáng)大的理論框架，用于多種通用計(jì)算。

AMBER主要提供兩部分內(nèi)容：用于模擬生物分子的一組分子力學(xué)力場(chǎng)（無(wú)版權(quán)限制，也用于其它一些模擬程序中）； 分子模擬程序軟件包，包含源代碼和演示。NAMD軟件用于在大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)上快速模擬大分子體系的并行分子動(dòng)力學(xué)代碼。NAMD用經(jīng)驗(yàn)力場(chǎng)，如 Amber，CHARMM和Dreiding，通過(guò)數(shù)值求解運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算原子軌跡。用于預(yù)測(cè)生物分子的動(dòng)力學(xué)行為和重要性質(zhì)，如彌散因子，內(nèi)聚能，等等。

這兩種在生物研究方面常用軟件在曙光的計(jì)算環(huán)境可行性、可擴(kuò)展性分析兩項(xiàng)指標(biāo)上，兩者均達(dá)到了獲得了很好的性能加速比，前者實(shí)現(xiàn)在CPU數(shù)擴(kuò)大一倍，實(shí)際 運(yùn)算性能的提高約在1.9左右，接近了線性加速，而后者只有在節(jié)點(diǎn)數(shù)進(jìn)一步增加時(shí)，才會(huì)因?yàn)楦鞴?jié)點(diǎn)的計(jì)算負(fù)載較小，而使得網(wǎng)絡(luò)延遲對(duì)計(jì)算產(chǎn)生部分影響，進(jìn) 而影響了加速比的提高，但這也是相當(dāng)良好的表現(xiàn)了。

五原則奠定生物高性能高門(mén)檻

在與實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員進(jìn)行溝通的時(shí)候，技術(shù)人員提出了五個(gè)原則，其中包括實(shí)際原則、先進(jìn)原則、經(jīng)濟(jì)原則、擴(kuò)展原則。
實(shí)際原則： 從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，隨著對(duì)未知世界的探索，科研任務(wù)越來(lái)越重，就需要有高效率的分析輔助設(shè)備進(jìn)行支撐。而這些分析輔助設(shè)備不僅取決于高效率的硬件平臺(tái)，還取決于是否具有專業(yè)的軟件、編譯環(huán)境以及軟、硬件。

先進(jìn)原則： 利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)建設(shè)計(jì)算平臺(tái)和系統(tǒng)，保持系統(tǒng)的先進(jìn)性。隨著技術(shù)的發(fā)展64位應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入廣泛應(yīng)用的時(shí)代。AMD公司發(fā)布了命名為OPTERON的新一代64位兼容32位的雙核CPU，代表了這一時(shí)代的最新發(fā)展方向。

經(jīng)濟(jì)原則：采用廣泛應(yīng)用且性價(jià)比好的產(chǎn)品，既節(jié)省投資，又保證設(shè)備的先進(jìn)性。中國(guó)的科研力量在國(guó)際上還是很薄弱的，要提高我們的地位需要各方面的努力、配合。在設(shè)計(jì)高性能集群的過(guò)程中我們要本著“好鋼用在刀刃上”的原則，力求整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到高的性價(jià)比。

擴(kuò)展原則:   系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。

在系統(tǒng)性能需要提升時(shí)，可以很方便地進(jìn)行擴(kuò)展。高性能計(jì)算的應(yīng)用需求使計(jì)算能力不可能在單一計(jì)算機(jī)上獲得，因此，必須通過(guò)構(gòu)建“網(wǎng)絡(luò)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)”或“元計(jì)算機(jī)”來(lái)獲得超強(qiáng)的計(jì)算能力。

結(jié)語(yǔ)

華中農(nóng)大作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的需求很具備典型性，越來(lái)越多的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室隨著研究能力的提升而對(duì)高性能計(jì)算愈加的看重，但是動(dòng)則上百萬(wàn)的投資并不是 一筆簡(jiǎn)單的投入，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室都希望自己的解決方案可以根據(jù)研究方向的不同而有所偏重，在這一點(diǎn)上，曙光在國(guó)內(nèi)服務(wù)器廠商中做的還是不錯(cuò)的，依托中科院背 景，使得曙光研發(fā)力量很強(qiáng)，與此同時(shí)，多學(xué)科交叉人才，也使得曙光的競(jìng)爭(zhēng)力更為突出了，此次華中農(nóng)大提出的五個(gè)原則也許就是未來(lái)生物研究方面高性能計(jì)算集 群的入門(mén)門(mén)檻了。

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