高性能计算与生物物理探索之间的动态相互作用正在推动知识前沿的发展，并催化一个前所未有的生物学发现新时代的到来。最近，《生物物理学报》封面发表了一篇文章，对下一代超级计算机在重塑生物物理学格局方面的变革能力进行了新的阐释。

高性能计算与生物物理研究的融合正在为生物学的革命性发现铺平道路，新一代超级计算机和人工智能工具在其中发挥着举足轻重的作用。

这篇文章的作者是奥本大学物理系生物物理学助理教授拉斐尔-贝尔纳迪（Rafael Bernardi）博士和贝尔纳迪博士小组的博士后研究员马塞洛-梅洛（Marcelo Melo）博士。

连接计算与实验

奥本大学的研究人员深入研究了计算建模与实验生物物理学的和谐融合，为未来以无与伦比的精确度进行发现提供了一个视角。借助先进的高性能计算 (HPC)，今天的生物物理学家不再是单纯的观察者，而是能够挑战长期存在的生物学假设、阐明复杂细节、甚至创造新蛋白质或设计新分子电路的开拓者。

超大规模计算的蛋白质设计时代

放置在计算机芯片上的蛋白质示意图。功能强大的新型计算机正帮助科学家设计和理解蛋白质，这是前所未有的。资料来源：Rafael C. Bernardi

他们在透视文章中讨论的最重要方面之一，是计算生物物理学家模拟复杂生物过程的新能力，这些过程从亚原子过程到全细胞模型都有，而且非常详细。正如 Bernardi 博士所说："新型超大规模计算机使计算生物物理学家能够超越实验能力，以更高的细节模拟生物过程。例如，我们现在可以从原子层面了解致病细菌在感染过程中如何与人类结合，为人工智能模型生成数据，开辟新的探索道路。"

先进技术的关键作用

从历史上看，物理学和化学等学科在很大程度上依赖理论模型来指导实验。如今，生物学也站在了类似的十字路口，新型软件和专用硬件在破译实验数据和提出创新模型方面发挥着举足轻重的作用。橡树岭国家实验室于 2021 年底部署的首台公共超大规模超级计算机 Frontier，以及为生物物理学量身定制的人工智能工具的迅速普及，都体现了在将模拟与实际观测无缝衔接方面所取得的长足进步。

计算生物物理学的发展势头标志着科学领域的变革性转变。随着生物物理研究的进展，实验与计算工作的无缝整合有望重新定义知识的前沿，为前所未有的发现奠定基础，从而重塑我们对生物世界的认识。