這篇講的不錯
電腦分散計算應用在生物學上
有興趣的可以看一下
http://ecewww.ilantech.edu.tw/ecehome/html/mag_90_3.htm
老師專欄/王煌城(電算中心主任,電子三導師)
蛋白質摺疊
生物科技的成就最近吸引了世人的目光，特別是對人體以及其他動植物的基因定序所進行
的研究更折起一股熱潮。計算機如何應用於生物科技，以加速研發成果，也是一門方興未
艾的學問。事實上，生物科技對高速計算的需求正是推動電腦朝更高速度邁進的重要推力
，其中尤以蛋白質摺疊現象的探究為然。
據了解，人體中約有十萬種不同結構的蛋白質，不同的結構決定蛋白質所扮演的角色
，這些角色主要區分為促成各種生化反應的觸媒與消滅入侵細菌或病毒的防衛機制。
蛋白質本身是由長串的氨基酸所構成，氨基酸有二十種不同類型，大致可分為親水性
與恐水性二類。蛋白質中的氨基酸分子數可由數十至數百不等，一對氨基酸分子間可
以大約十種不同的方向，角度相結合，因此以一個由一百個氨基酸分子構成的蛋白質
而言，其可能的組態高達10^100(一個googol)以上，此數字比科學界所估計宇宙間的
原子總數還多。最奇特的是，在人體或其他生物體中，氨基酸分子能在基因的控制下
，在極短時間內(可短至數微秒)從這麼多可能的組態中選擇一個適當的組態，完成摺
疊程序，而具備執行特定功能的結構，這也是科學家極欲解開的謎團，其最終目的在
希望能從氨基酸分子的排列(可由基因定序法測定)預測蛋白質的結構。
了解蛋白質摺疊過程對人體健康與產業發展都有很高的價值，許多嚴重的疾病，包
括癌症、阿茲海默症、中風、關節炎、免疫不全症、肝炎、流行感冒、狂牛症等，
都與蛋白質在摺疊過程發生錯誤有關，如果能掌握蛋白質摺疊的過程，對這些疾病
的病理就可獲得更深入的瞭解，並可進一步設計出適當的藥物以治療這些疾病，這
也是許多大型藥廠投入巨額研究經費的原因，其中也牽涉到奈米科技的運用。
對蛋白質摺疊現象的探討已成為一跟領域的研究，涵蓋生物學家、化學家，甚至數
學家與物理學家。史丹福大學教授、曾獲諾貝爾獎的知名華裔物理學家朱棣文將物
理學中的高分子動力學觀念應用於蛋白質摺疊現象的研究，其他學者也紛紛提出各
種理論，試圖解釋此一自然界的奧妙現象。這些人的努力衍生出生物物理、生物數
學、生物化學等非傳統的學門。
當然電子與資訊科技人員也沒有自外於這一場大規模的研究活動，如前所述，以
計算觀點視之，蛋白質摺疊是一種選擇過程，但因為可能的組態數極為龐大，以
目前的高速電腦系統而言，單模擬一中型蛋白質一毫秒的摺疊程就需要兩個月的
時間，遑論其他更複雜的蛋白質結構。所以除了開發更快速的電腦系統(如IBM正
在設計中的Blue Gene)之外，也需要與其他領域的研究人員密切合作，並依據其
理論設計出合適的資料結構與有效率的演算法，以驗證這些理論的正確性，這是
計算生物學非常重要的一環。透過各領域的密切互動，對揭開蛋白質摺疊的神秘
面紗應有極大的幫助。另外一個有關的研究乃利用分散式處理觀念，結合網際網
路所連結數以千萬計的電腦，共同合作解決問題，這就是所謂folding@home計畫
，其他類似的計畫尚有seti@home與genome@home等。
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