高性能計算與生物物理探索之間的動態相互作用正在推動知識前沿的發展，並催化一個前所未有的生物學發現新時代的到來。最近，《生物物理學報》封面發表了一篇文章，對下一代超級計算機在重塑生物物理學格局方面的變革能力進行了新的闡釋。

高性能計算與生物物理研究的融合正在為生物學的革命性發現鋪平道路，新一代超級計算機和人工智能工具在其中發揮著舉足輕重的作用。

這篇文章的作者是奧本大學物理系生物物理學助理教授拉斐爾-貝爾納迪（Rafael Bernardi）博士和貝爾納迪博士小組的博士後研究員馬塞洛-梅洛（Marcelo Melo）博士。

連接計算與實驗

奧本大學的研究人員深入研究了計算建模與實驗生物物理學的和諧融合，為未來以無與倫比的精確度進行發現提供了一個視角。借助先進的高性能計算(HPC)，今天的生物物理學家不再是單純的觀察者，而是能夠挑戰長期存在的生物學假設、闡明復雜細節、甚至創造新蛋白質或設計新分子電路的開拓者。

超大規模計算的蛋白質設計時代

放置在計算機芯片上的蛋白質示意圖。功能強大的新型計算機正幫助科學家設計和理解蛋白質，這是前所未有的。資料來源：Rafael C. Bernardi

他們在透視文章中討論的最重要方面之一，是計算生物物理學家模擬複雜生物過程的新能力，這些過程從亞原子過程到全細胞模型都有，而且非常詳細。正如Bernardi 博士所說：”新型超大規模計算機使計算生物物理學家能夠超越實驗能力，以更高的細節模擬生物過程。例如，我們現在可以從原子層面了解致病細菌在感染過程中如何與人類結合，為人工智能模型生成數據，開闢新的探索道路。”

先進技術的關鍵作用

從歷史上看，物理學和化學等學科在很大程度上依賴理論模型來指導實驗。如今，生物學也站在了類似的十字路口，新型軟件和專用硬件在破譯實驗數據和提出創新模型方面發揮著舉足輕重的作用。橡樹嶺國家實驗室於2021 年底部署的首台公共超大規模超級計算機Frontier，以及為生物物理學量身定制的人工智能工具的迅速普及，都體現了在將模擬與實際觀測無縫銜接方面所取得的長足進步。

計算生物物理學的發展勢頭標誌著科學領域的變革性轉變。隨著生物物理研究的進展，實驗與計算工作的無縫整合有望重新定義知識的前沿，為前所未有的發現奠定基礎，從而重塑我們對生物世界的認識。