“天河二号”一天筛完地球上所有药用化合物

几天前，国防科技大学计算机研究所与中国科学院上海医学研究所和广州超级计算中心合作，成功开发了超高通量药物分子虚拟筛选平台。它可以使用“天河二号”超级计算机在一天内完成4200多万种化合物的计算和评估，相当于计算和筛选地球上所有可用于药物研发的化合物，包括现有药物、天然产物和合成有机化合物。这为快速开发用于人类应对暴发性恶性传染病的应急药物提供了强有力的计算模拟保障。

急性传染病的大规模爆发是人类的大敌。由于常规药物的研发平均需要10年以上的时间，一些新出现的疾病，如非典、MERS、埃博拉等。，在疫情爆发的早期是不可用的。如果能够对药物靶标进行超大规模的计算机虚拟药物筛选，不仅可以从现有药物中快速找到治疗新的急性感染性疾病的药物，还可以为新一代药物研究提供基础。

迄今为止，人类已知的化合物约有1.02亿种，其中3500多万种是适合虚拟药物筛选的有机化合物。考虑到新出现的化合物，国防科技大学和中国科学院上海医学研究所在任务设计中增加了20%的冗余。希望新开发的虚拟药物筛选平台能够每天完成至少4200万个化合物的计算和评价。要完成如此庞大的计算模拟工作，只有“天河二号”超级计算机和新一代超高通量药物虚拟筛选平台可以依靠。

目前，地球上共有3500万个药物化合物分子。单个对接任务的输入输出量为2000万，总任务包含3500万个文件，总容量达到700兆字节，挑战了超级计算机的输入输出、通信、计算等能力。鉴于天河二号的大规模异构架构，充分利用和发挥*处理器和微控制器的超级计算能力和高速互联技术是加快我国药物研发和设计的关键。

经过一年多的共同研究，杨灿群研究员、陆钰彤研究员、彭绍良副研究员、中国科学院上海医学研究所所长、姜华良研究员、朱研究员成功开发了大型异构超级计算机虚拟药物筛选软件平台md3dock。该平台包含一个全新的高效通信引擎，采用多进程结合多线程处理器/微控制器大规模协同并行加速技术，对核心遗传算法进行深度加速，从而全面提高生物医学大数据的计算处理速度。

截至新闻稿，研究人员在天河二号上已获得192，000个*处理器内核和136.8万个微内核，总体并行效率为84.9%。测试结果表明，该平台一天至少可完成4200万个化合物的埃博拉病毒靶蛋白虚拟筛选，表明中国具备对突发恶性传染病进行超高通量药物虚拟筛选的能力。

中国科学新闻(2015-08-20，第一版集锦)