中国超算全面统治最新全球500强：它对生活的影响超乎你想象( 三 ) _小知识

图6. 计算机设计的蛋白质和非天然折叠体（来源：BY-NC-SA）
而计算机分子模拟技术的发展，为解决这些问题提供了很好的帮助。比如核磁共振实验数据的结构修正、基于同源结构的3D建模、蛋白质复合物结构预测等等。
五十年前, 蛋白质折叠问题作为基础科学的巨大挑战而诞生，从那时起, 我们对它的理解大大加深了。由此引发的成果, 包括已经建成的超过80,000个蛋白质结构的数据库，生物分子模拟力场，基于可折叠聚合物的材料科学的新领域等都得到了发展。
超算还可以帮助我们从分子层面理解疑难疾病的致病机理。如阿尔茨海默症、帕金森氏症和II型糖尿病等所谓的蛋白质折叠疾病。

图7 超算还可以帮助我们从分子层面理解疑难疾病的致病机理，如阿尔茨海默症（图片来源于网络）
在此背景之下，现代制药行业也已经广泛采用了超级计算机作为手段，预测药物成分与致病因子之间的结合与药理反应，从而大大提高筛选有效药物成分的速度。利用超算强大的运算能力，拉网式排查也变得简单起来，从而有望发现通过改良已知化合物的方法所不能得到的、新颖度较高的候补化合物结构，再设计实验来尝试对其进行合成。
同时，通过对生物体内蛋白质和新药候补化合物间药理作用的高精度模拟实验，甚至可以事先预测其药效和副作用，从而避免不必要的动物实验。
4.“天生我材必有用，千金散尽还复来”——支撑下一代IT产业发展的新功能设备以及高性能材料的开发
我们赖以生存的IT社会的发展，是由高性能材料和新功能设备的设计开发所支撑的。计算机的应用极大地改变了设计的技术手段，改变了设计的程序与方法。与此相适应，设计师的观念和思维方式也有了很大的转变。
传统的材料以及设备开发耗费大量的时间以及人力物力，存在盲目性和低效性。由于计算机辅助设计的出现，设计的方式发生了根本性的变化。这不仅体现在用计算机来绘制各种设计图，用快速的原型技术来替代油泥模型，或者用虚拟现实来进行产品的仿真演示等。更重要的是，建立起一种并行结构的设计系统，将设计、工程分析、制造三位一体优化集成于一个系统，使不同专业的人员能及时相互反馈信息，从而缩短开发周期，并保证设计、制造的高质量。
通过在模拟过程中提高器件构造的复杂性、以及材料组成的多样性，我们可以进行与现实更接近的模拟计算，最终的目标是在产业级别实现新设备和新材料的电脑辅助设计，同时还将通过融合实验数据和模拟实验，来实现新器件的设计与开发。

图8. 住友橡胶利用超级计算机和大型同步辐射设施开发轮胎（来源：住友橡胶）
与美国一样，超算领域曾经的霸主——日本，也在中国的奋力追赶之下尽显疲态。尽管这三年来中国霸占了超算TOP500冠军七次之多，但在超级计算机技术上日本曾经长期领先中国。
2011年富士通研发的K（京）超算夺得了当年的TOP500第一，中国的天河1A只获得了第二，而且TOP500总数上日本也一直领先中国。如今中国的太湖之光、天河2霸占了TOP500前两名，日本的“京超算”排名下滑一位，到了第4的位置。对于此次最新榜单发布，日本网友们也发表了看法：

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