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老天爷的“算计”!先从可穿戴设备治疗帕金森病开始

时间:2024-05-22 19:19:57 科技赋能

道夫·希特勒、穆罕默德·阿里、萨尔瓦多·达利、凯瑟琳·赫本、道格拉斯·麦克阿瑟,这些名人虽然来自政治、军事、体育和艺术界,从事的领域不同,但是他们有一个共同点——都是帕金森病患者。

帕金森病是一种中枢神经系统慢性退行性疾病,会损害运动技能、言语和其他功能。

2007年,英国医生詹姆斯·帕金森在一篇题为《震颤麻痹论文》(《关于颤抖麻痹的论文》)的文章中描述了这种疾病的症状:运动缓慢、肌肉僵硬、四肢颤抖、拖着脚步、抑郁和痴呆。

这也是帕金森病名称的由来。

目前,帕金森病已成为最常见的神经退行性疾病之一。

流行病学显示,患病率为15-21/10万人口,55岁以上人群中约占1%;发病率为10-21/100,000人/年。

尽管已被发现多年,但其发病原因仍不明。

很难想象,人类在20世纪完成了登月、利用核能、发明计算机等一系列壮举之后,仍然存在着19世纪初发现的不治之症。

但先别这么悲观。

技术进步不可能一蹴而就。

爱因斯坦曾经说过:“问题的解决方案往往存在于与之相邻的更高层次上。

”在过去的一个世纪里,计算科学几乎在不同程度上推动了各个领域科学研究的进步。

计算机和信息技术成功地发挥了研究工具的作用,医学研究也不例外。

就在上个月13日,迈克尔·J·福克斯帕金森病研究基金会(MJFF)和IT巨头英特尔宣布合作,利用新的大数据分析平台进行多阶段研究。

该平台使用可穿戴技术来监测患者症状,并利用收集到的数据探索相关模型。

此次合作值得关注的一个领域是可穿戴技术的应用。

通过可穿戴设备,可以全天候监测患者症状,这在以前是不可能的。

更重要的是,收集到的实时数据可以通过后台计算和分析提供对帕金森病的深入分析,这可以帮助研究人员和医生在衡量疾病进展方面迈出重要一步,并加快药物开发进程。

用于收集数据的可穿戴设备“端”,加上负责计算分析的“云”平台,就是信息技术最典型、最强大的计算模式:“云+端”。

除了帕金森病,医学研究领域“云+客户端”模式最受关注的案例应该是基因监测。

这一切都要归功于苹果联合创始人史蒂夫·乔布斯和好莱坞女演员安吉丽娜·朱莉。

当史蒂夫·乔布斯患有癌症时,他花费了 10 万美元对肿瘤和整个基因图谱进行了测序。

安吉丽娜朱莉曾在接受媒体采访时高调透露,她通过基因检测选择进行乳房切除术,这将她患乳腺癌的风险从87%降低到了5%。

毫无疑问,强大的明星效应让全世界很多人都渴望得到基因检测。

2016年,“DNA之父”詹姆斯·沃森曾表示,基因图谱测序将决定,未来人们可以根据不同的遗传疾病量身定制不同的药物,10年内,一些主要癌症可以得到控制,并且一些主要癌症是可以控制的。

多年来战胜癌症。

看来,虽然乔布斯的10万美元似乎被浪费了,但基因检测技术总体上非常有效,前景光明。

然而,困扰基因检测技术发展的一个问题是其海量、复杂、多变的数据计算需求。

作为中国领先、全球知名的基因研究机构,华大基因凭借高性能计算优势,在基因测序相关研究和应用方面取得了令人瞩目的成就。

“每个人大约有1万亿个细胞,每个细胞有23对染色体。

这些染色体中含有的DNA是由ATCG的不同碱基序列组成的,总数达到30亿个。

这些基因序列是破译谜团的关键。

”华大基因高性能计算研发总监王丙强博士表示,“测序技术正在快速发展。

2010 年我们成立时,我们只有几台测序仪。

现在有多种测序仪的组合。

最初,只有当我们有几个测序仪时,我们可能有几个工作站来处理数据。

现在这么多了,我们的吞吐量就非常可观了。

在满负荷的情况下,我们一天可以处理超过十TB的数据,这需要大量的计算和处理。

能力。

“华大基因建立了基于高性能计算的大规模测序、生物信息学、克隆、健康、农业基因组技术平台,测序能力和生物信息分析能力全球领先,并多次发表于世界一流学术期刊在《Nature》、《Science》等杂志上发表学术论文100余篇,奠定了中国在基因组科学领域的全球领先地位。

面对复杂的基因测序数据处理,华大基因不断尝试新技术和新方法。

在构建高性能计算平台时,还必须考虑其经济效益,并与未来相关研究的发展相结合,华大基因最终选择与英特尔联手推出至强处理器。

Phi协处理器在生命科学领域的应用项目 至强Phi协处理器(Xeon Phi)是Intel针对高度并行高性能计算(HPC)应用推出的协处理器,最多可提供61个内核、1.2个线程。

兆亚浮点计算性能,此外,其他英特尔至强处理器架构使用相同的编程语言、并行模式、技术和开发者工具,具有编程方便迁移和可移植性的优点。

王丙强博士介绍,英特尔产品可用于临床。

技术和计算效率可以得到极大的提升。

以测序为例,以前传统的方法至少需要几周的时间,现在只需8小时即可完成,因此可以为帕金森病的医疗治疗带来很大的进步。

疾病研究基金会与英特尔合作,采用“云+客户端”模式,通过可穿戴设备实时分析症状,让患者“随时随地接受医生诊断”,那么华大基因的基因检测则采用“云+客户端”。

该模型的高性能计算优势可以一次性检查所有患者。

如上所述,计算科学的进步推动了其他研究领域的进步。

事实上,它依赖于方便可靠的计算设备,速度更快,性价比更高。

低成本。

这与英特尔这样的IT领导者的支持密不可分。