高性能计算在中医药领域的应用探讨

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1、高性能计算在中医药领域的应用探讨摘要：高性能计算作为崭新和重要的科研工具，目前己经在众多的领域得到了成功应用。在中医药领域的应用目前还处于探索阶段，未來有可能在中药植物药的基因组学、屮药新药的虚拟药物筛选、中医药数据挖掘和大数据分析、模拟与仿真等领域开展具有创新性的高性能计算的应用研究。关键词：高性能计算；应用；中医药屮图分类号：R-3文献标识码：A文章编号：2095-5707(2016)06-0010-03Abstract：Highperformaneecomputing(HPC),asanewandimportantresea

2、rchtool,hasbeenappliedinmanyfieldssuccessfully.ApplicationofI1PCintheTCMfieldisstillintheexploratorystage・HPCinthefuturemaybeinnovativelyappliedinthefieldofgenomicsChineseherbalmedicine,virtualmedicinescreeningofnewTCM,TCMdataminingandbigdataanalytics,modelingandsimul

3、ationandsoon.Keywords：highperformaneecomputing(11PC)；application；TCM高性能计算是计算机科学的一个分支，研究并行算法和开发相关软件，致力于开发高性能计算机。高性能计算是世界各国竞相发展的前沿技术，是体现一个国家综合实力和科技竞争力的重要指标。科学计算作为科研方法变革的产物，已经发展成为与传统的理论、实验并驾齐驱的第三种科研方法，并且FI益成为越来越重要的科研方法。科学计算方法的运用，是高性能计算应用的基础和前提条件，而使高性能计算真正发挥作用主耍取决于高性能计算的应

4、用研究水平［1］。本文对于促进高性能计算未来在中医药领域的应用、丰富中医药信息学的研究内容及由此产生的中医药科研方法的创新具有推动作用。1高性能计算应用概况1.1我国在高性能计算应用领域仍处于落后水平在高性能计算的研发和应用领域美国一直处于世界领先水平，日本和欧洲国家紧随其后长期位居世界先进行列。近年来，我国在高性能计算硬件的研发方面取得了突破性进展，通过自主创新逐步掌握了一批硬件研发的关键技术。屮国国防科技大学研制的天河系列超级计算机连续多次在世界超级计算机排行榜中名列首位，标志着我国高性能计算的硬件研究水平冃前己经接近国际先进

5、水平。但在应用软件方面的发展严重滞后于硬件的发展水平，自主开发的高性能计算应用软件严重匮乏，需要大量购买和引进国外开发的应用软件，重要和关键部门的应用受制于人［2］。应用软件是高性能计算应用的基础，由于应用软件研发水平的严重落后，目前我国在高性能计算应用领域仍处于落后水平。1.2国内外高性能计算主耍的应用领域高性能计算作为崭新和重要的科研工具，目前已经在众多的领域得到了成功应用，各种前沿科学研究、技术开发和工程设计都越来越多地使用了高性能计算，高性能计算已经日益成为科技创新的重要力量。目前主要的应用领域包括气象数值模拟与预报、地震

6、预报、纳米技术、生物医学、环境科学、空间科学、材料科学、计算物理、计算化学、流体力学、地震三维成像、石油勘探、天体星系模拟、大气与海洋模拟、固体地球模拟、工业设计、核武器研究、全球气候模型、湍流分析、飞行动力学、海洋环流、流体力学和超导模型等［1］。在牛物医学领域的应用目前主要集中在人类基因组学、蛋白质组学、药物设计、分子动力学模拟等方面。1.3高性能计算应用的瓶颈高性能计算虽然已经在众多领域得到了成功应用，但由于技术难度等的限制，仍然属于高投入高产出的非普及型应用。冃前制约高性能计算应用的主要问题包括软件开发的技术难度非常大，系

7、统使用成本过高，不仅体现在软硬件购置费用昂贵，而且系统运行维护成木过高，大型系统的年电费需上千万元［2］。比较高精尖的应用范围、非常高的技术要求和过高的使用成本，这些都限制了高性能计算的广泛应用。2高性能计算在中医药领域应用的可行性分析2.1高性能计算在领域应用的前提条件高性能计算在领域应用的条件首先需要应用领域具有较高的科研水平，特别是能够通过科学计算的方法建立相应的数学物理模型和应用软件来解决实际问题，利用高性能计算才有可能促成应用领域研究水平的大幅度提高。通过对高性能计算应用领域的最高学术奖戈登奖获奖项冃的分析，这些获奖的应

8、用项目绝大多数都具有多学科交叉融合的背景，这反映了高性能计算的应用需要应用领域与计算机科学、数学等学科的跨学科合作［3］。随着高性能计算的应用，近些年高性能计算与应用学科的交叉学科不断涌现，产生了计算化学、计算物理学、计算生物学等许多新兴学科,这些