睡裙厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
睡裙厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

神机妙算从可穿戴设备治疗帕金森氏症说起

发布时间:2020-07-21 10:19:08 阅读: 来源:睡裙厂家

邓小平、阿道夫?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界、军界、体坛和艺术圈,从事不同的领域,但他们有一个共同点——全都是帕金森氏症患者。

帕金森氏症(Parkinson's Disease)是一种慢性的中枢神经系统退化性失调,它会损害患者的动作技能、语言能力以及其他功能。1817年,英国医师詹姆斯?帕金森在一篇名为《震颤麻痹论文》的论文(Essay on the Shaking Palsy)中描述了该病症的症状:行动迟缓、肌肉僵直、四肢颤抖、步伐拖曳、忧郁及痴呆等。这也是帕金森氏症名称的又来。

目前,帕金森氏症已经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15~328/10万人口,>55岁人群约1%;发病率为10~21/10万人口/年。尽管1817年已经被发现,但是目前该病的病因仍旧不明。

你很难想象,人类在二十世纪完成了登月,利用核能,发明了计算机等等这一系列壮举之后,仍旧有一个19世纪初被发现的不治之症。不过先不要这么悲观,科技的进步并非转瞬之间就可以完成,爱因斯坦曾经说:“一个问题的解决方案往往在与之相邻的更高层面上。”近一个世纪,计算科学几乎在不同程度上推动了所有科学研究领域的进展。电脑和信息科技成功地扮演了研究工具的角色,医学研究也毫不例外。

就在上个月 13 日,迈克尔·J·福克斯帕金森氏症研究基金会(MJFF)和IT巨头英特尔公司宣布了一项合作,利用全新的大数据分析平台进行多阶段研究。该平台利用可穿戴技术监测患者症状,并用收集得来的数据探索相关模型。

这次合作有一个值得关注的地方,那就是可穿戴技术的应用。通过可穿戴设备,病人的症状能够被全天候检测,这在之前是无法实现的。更重要的是,收集之后的实时数据能够通过后台的计算和分析,深入分析帕金森症,这就能帮助研究人员和医生们在衡量病症进展方面迈出重要一步,从而加快药物研发进程。

用于搜集数据的可穿戴设备 “端”,再加上负责计算分析的“云”平台,这就是信息技术最典型也最有威力的一种计算模式:“云+端”。

除了帕金森氏症,“云+端”模式在医学研究领域最受关注的案例应该要算基因监测。这都要拜苹果公司联合创始人史蒂夫?乔布斯和好莱坞女影星安吉丽娜?朱梨所赐。乔布斯在患癌时,就曾对自己的肿瘤及全基因谱进行了测序,费用为10万美金。安吉丽娜?朱莉高调曾在接受媒体采访时透露,自己通过基因检测选择了切除乳腺手术,将患乳腺癌风险从87%降到了5%。

毫无疑问,强大的明星效应让全球各地很多人摩拳擦掌要去做基因检测。2010年,“DNA之父”詹姆斯?沃森曾表示,基因谱测序将决定在未来人们可以根据不同的基因疾病,量身定做不同的药物,并在10年内,控制住一些主要的癌症,并在2020年攻克癌症。

看起来,虽然乔布斯的10万美元貌似是白花了,但是基因检测技术总体来看还是很有效果,前景很光明的。不过困扰基因检测技术发展的一个问题,却是其海量、复杂、多变的数据计算需求。而作为中国首屈一指且世界知名的基因研究机构——华大基因,其借助高性能计算优势在基因测序相关研究及应用上作出了令人瞩目的成绩。

“每个人约有1万亿个细胞,每个细胞里面都有23对染色体,这些染色体中包含的DNA由ATCG不同碱基序列构成,数量共计达30亿,这些基因序列就是破解人类遗传信息奥秘的钥匙”据华大基因高性能计算研发主管王丙强博士这样说道,“测序技术发展很快,1999年成立的时候我们只有几台测序仪,现在各种各样的加在一起超过150台了,原来只有几台测序仪的时候我们可能有几台工作站就能把数据处理掉了。现在这么多,像我们的通量是非常可观的,满负荷运转一天就是十几TB的数据,这样需要很多计算处理能力。”

华大基因建立了基于高性能计算的大规模测序、生物信息、克隆、健康、农业基因组等技术平台,其测序能力及生物信息分析能力世界领先,并在Nature和Science等国际一流的学术杂志上发表百余篇学术论文,奠定了中国基因组科学在国际上的领先地位。

面对复杂的基因测序数据处理,华大基因在搭建高性能计算平台时不断尝试新的技术和方法,既要拥有高性能的计算能力,又要考虑其经济效益,并结合未来在相关研究的发展,经过多番考量和研究,华大基因最终选择了与英特尔联手启动关于至强融核协处理器在生命科学领域的应用项目。

至强融核协处理器(Xeon Phi)是英特尔面向高度并行的高性能计算(HPC)应用所推出的协处理器,能够提供多达 61个内核、244个线程和 1.2万亿次浮点运算性能,此外其余英特尔至强处理器架构使用同样的编程语言、并行模式、技术和开发人员工具,具有迁移便捷编程可移植等优势。

王丙强博士介绍,在临床应用方面借助英特尔的产品技术,计算效率能大大提高,以测序为例,以前传统的方式最起码需要几个星期时间,而现在8个小时就可以完成,因此能在医疗上带来很大的改善。

如果说帕金森氏症研究基金会与英特尔合作,采用“云+端”模式用可穿戴设备实时分析症状,实现了病人“随时随地被医生诊断”的话,那么华大基因的基因检测则是用 “云+端”模式的高性能计算优势对所有病人进行一次性的检查。

正如前文所述,计算科学的进步推动了其他研究领域的进展。其实依靠的就是方便、可靠的计算设备,速度更快、成本更低廉。这背后离不开像英特尔这样IT领军者的支持。

高效编程

Zookeeper源码分析

php框架高级编程

相关阅读