美国疾病管制与预防中心(CDC)正进行一项运算科学上的研发, 期望在生物学与统计学等需要大量平行运算领域上, 大幅缩短研究时程与成本。
评估新计划是否有效的关键因素包括: 时间, 保密性, 成本, 耗用的芯片数量, 与未来软硬件的扩充性, 储存媒介, 指令与数据模式, 可视化, 可验证性, 以及设备运行的持续性。
C型肝炎病毒(HCV)机转的研究, 就是一个有趣的案例。AccelerEyes(使用NVIDIA CUDA GPU高速运算的公司)提供CDC在这方面研发上的协助, 并以平行运算大幅加速C型肝炎研究 – 将原本需要40天的运算, 加速到一天之内就完成.
这个剧烈的改善, 只需使用超高运算效能的NVIDIA低成本个人超级计算机, 搭配Mathworks的MATLAB软件, 挂上AccelerEyes神奇的Jacket外套程序 (神奇的地方在于不需更动MATLAB程序代码, 原本的程序穿上这件外套立刻实时转译成NVIDIA CUDA高速运算语言)。
起原本使用位于康乃尔大学的, 使用512颗CPU的, 昂贵的TeraGrid超级计算机中心; 当然是便宜太多了。
C型肝炎病毒研究的困境(延伸阅读: 由于C型肝炎的非结构蛋白5B (NS5B) 所转译的以RNA为模板进行复制的RNA聚合酶 (RdRp) 缺乏了校正的功能，再加上C型肝炎病毒具有很高的复制能力，在快速复制的过程中因为无法校正而造成C型肝炎病毒具有很高的基因歧异度。
C型肝炎名列人类主要疾病排行榜. 尽管C型肝炎病毒高度的基因变异性, 我们还是观察到C型肝炎病毒演化时, 大量并列的胺基酸取代与变异可用遵循羃次法则的无尺度分布(scale-free network)来研究.
这个发现开启了一扇研究之门, 将分子演化与复杂网络分布这两门学问连结起来.
复杂网络分布具有拓朴学的特征, 同时这个复杂分布也高度影响着其自身的变异.
C型肝炎病毒网络大量并列的胺基酸取代与变异, 与其他生物学, 社会学的复杂网络, 具有类似的拓朴学上的特征。
这个网络分布的拓朴结构与分级组织, 让很少数的胺基酸选址变异, 就能对C型肝炎演化施以极大的影响力.
我们也发现, C型肝炎病毒很容易产生随机变异, 并不喜欢依据特定的规律演化 , 但是, 它也很敏感于在最大量连结处产生变异(不太会在最大量连结处变化).了解C型肝炎病毒拓朴结构, 可以设计新颖的分子键结以瓦解病毒功能, 或者妨碍病毒分子进行补偿性的改变而减低抗药性或增加疫苗的有效性, 会有很大的帮助。
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