各种先进的科学工具与高性能计算和计算机图形技术的强大功能相结合，为对抗新冠病毒提供重要洞察。

对于像Max Zimmerman这样的研究人员而言，长期以来的努力为抗击全球疫情打下了良好的基础。

上百万名科学家借助家里的系统并花费精力，才让Folding@home联盟能够计算出冠状病毒内部蛋白的复杂运动。此后，一支由NVIDIA仿真专家组成的团队将来自多个行业的先进工具结合起来，使研究人员能够从全新的角度研究他们的数据。

圣路易斯华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine in St. Louis）博士后研究员Zimmerman表示：“这些规模空前的科学协作一次又一次地让我感到惊喜。”该学院拥有使Folding@home研究网络保持运作的八座实验室之一。

Zimmerman及其同事也因此在BioRxiv发表一篇论文，展示了冠状病毒蛋白中可以被抗病毒药物制造商攻击的17个弱点的图片。而且这项研究的高清仿真将不断帮助研究人员和公众了解此次疫情幕后的“罪魁祸首”。

他还表示：“我们现在能够在了解健康和疾病分子的基础上取得重大进展。”

抗疫工作进展迅速

为了专注于研究冠状病毒的关键蛋白，Folding@home团队于3月中旬搁置了许多长期项目。他们请求社会各界的援助，截止本月末，该网络将迅速扩张成为全球第一台百亿亿次级超级计算机，超过28万个NVIDIA GPU也贡献了一部分性能。

研究人员运用这一性能在折叠蛋白快速、复杂的运动中寻找它们的弱点，为制药商提供可以利用的瞬间“突破口”。在三个月内，计算机发现了许多传统实验无法发现的有利运动。

Zimmerman表示：“我们已经模拟了该病毒的几乎整个蛋白质组，并发现了50多个新靶标以帮助设计抗病毒药物。我们还一直在模拟已知靶标中的候选药物，对5万多种药物配方进行了筛选，最终确认了300种候选药物。”

冠状病毒使用狡猾的方法逃避人类的免疫反应，比如刺突蛋白会将尖端藏在一个封闭的位置。凭借百亿亿次级计算机的强大性能，研究人员可以仿真出这些蛋白整整十分之一秒的折叠，比之前延长了多个数量级。

尽管采样时间相对较短，但实现它所需要的数据集却十分巨大。

仅SARS-CoV-2刺突蛋白就由442881个恒定运动的原子组成。在短短的1.2微秒内，它会产生大约3000亿个时间戳，而研究人员必须定格这些瞬间。

加上所研究的另外二十几种冠状病毒蛋白，Folding@home已拥有历史上最大的分子仿真库。

Omniverse模拟冠状病毒特写

NVIDIA科学可视化团队负责人Peter Messmer表示：“有人问我们如何使用普通科学工具以外的方法来发挥这个数据集的真正作用，这于是成为了我的任务。”

NVIDIA Omniverse是一个用于3D图形协作和仿真模拟的平台，该平台即将进入公测阶段。Peter Messmer使用科学家专用的标准工具Visual Molecular Dynamics将数据导入到NVIDIA Omniverse中，然后“奇迹”发生了。

该团队将Autodesk Maya动画软件与Omniverse相连接，实现了摄像机路径的可视化，从而能够窥见蛋白质复杂的几何形状。团队通过NVIDIA Material Definition Language（MDL）等该平台的核心技术描述分子的有形表面特性，创建半透明或发光区域来帮助观察者更清晰地看到关键特征。

Messmer表示：“借助Omniverse，研究人员不但能够使用科学可视化工具，还可以使用顶尖艺术家和电影制作人用来实现电影渲染效果的工具。我们将这两个世界融合在了一起。”

仿真专家现场分享经验

由此诞生的是一场极富视觉冲击力的演示。在演示中，冠状病毒蛋白上的每个刺突经过一组NVIDIA RTX GPU渲染后呈现出180多万个三角形。

之后，Zimmerman和Messmer在技术问答会上分享了他们如何开发出这一使用近1.5亿个三角形表现蛋白质生命瞬间的仿真。

这项工作证明了Omniverse背后的使命，即创建一个跨行业和学科的通用虚拟环境。我们十分自豪地看到该平台能够被科学界用于抗击疫情。

这段经历使Zimmerman对科学的未来非常乐观，他表示：“NVIDIA GPU在数据集的生成方面发挥了重要作用。现在，那些运行Omniverse的GPU正在帮助我们以一种新颖而生动的方式继续开展研究。”