Vida e medicina
Proteínas, células, órgãos, pacientes e epidemias: a biologia da escala molecular à da população.
A biologia é simulada em todos os níveis de organização: átomos em uma proteína, reações em uma célula, células em um tecido, órgãos em um corpo, corpos em uma população. Cada nível usa um método diferente. Acoplar os níveis ainda é um problema em aberto.
Dobramento e dinâmica de proteínas
Uma proteína como dezenas de milhares de átomos, tremendo, dobrando-se e mudando de forma na água.
Pergunta que responde: Como esta cadeia de aminoácidos se dobra em uma estrutura tridimensional funcional?
Deixa de fora: Mesmo execuções longas cobrem no máximo microssegundos, muito aquém de muitos tempos reais de dobramento.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado um cluster de GPUs rodando microssegundos de dinâmica com todos os átomosDesde: 1977 A primeira simulação de dinâmica de proteínas, de McCammon, Gelin e KarplusNa árvore de simulações: Dinâmica de proteínas
Docagem molecular e ligação de fármacos
Moléculas candidatas a medicamento testadas no bolso de uma proteína-alvo.
Pergunta que responde: Qual, entre um milhão de moléculas, vai se ligar a este alvo?
Deixa de fora: As pontuações de docking são aproximadas; a maioria dos ligantes previstos nunca funciona no laboratório.
Roda em: cerca de 1015 FLOPS aproximado um cluster universitário fazendo docking de milhões de moléculas candidatasDesde: 1982 DOCK, o primeiro programa automatizado de docagem molecular, de Kuntz e colegas
Membranas e canais iônicos
A pele gordurosa de uma célula e os portões de proteína que deixam os íons passar por ela.
Pergunta que responde: Como uma célula nervosa abre e fecha seus canais?
Deixa de fora: Os canais reais abrem e fecham ao longo de milissegundos, muito mais do que a maioria das simulações alcança.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado um cluster de GPUs simulando uma bicamada lipídica e seus canaisDesde: 1982 A dinâmica de uma bicamada lipídica, de van der Ploeg e Berendsen
Partículas virais inteiras
Cada átomo do envoltório de um vírus, às vezes cem milhões deles, simulado de uma vez.
Pergunta que responde: Como o vírus se mantém unido, e como ele se desfaz dentro de uma célula?
Deixa de fora: As execuções cobrem de nanossegundos a microssegundos, muito menos que um ciclo de infecção real.
Roda em: cerca de 1017 FLOPS aproximado um supercomputador nacional simulando um envoltório de cem milhões de átomosDesde: 2006 A simulação de um vírus satélite do mosaico do tabaco por Freddolino e Schulten
Dobramento e estrutura do RNA
Uma fita de RNA como uma cadeia de bases que se pareiam consigo mesma, dobrando-se em uma forma tridimensional específica, em vez da dupla hélice reta do DNA.
Pergunta que responde: Como uma fita de RNA assume a forma que lhe permite agir como catalisador ou como interruptor regulador?
Deixa de fora: As estruturas previstas muitas vezes precisam de correção experimental, e a função não decorre automaticamente da forma.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um software de dobramento por energia livreDesde: 1981 O algoritmo de dobramento de RNA de energia livre mínima de Zuker e Stiegler
Catálise enzimática
O sítio ativo de uma enzima, seu substrato e a proteína ao redor, modelados com mecânica quântica onde as ligações se rompem e com mecânica clássica no resto.
Pergunta que responde: Como esta enzima acelera uma reação por um fator de um bilhão?
Deixa de fora: Apenas uma pequena parte da proteína recebe o caro tratamento quântico, e onde traçar essa linha é uma escolha de modelagem.
Roda em: cerca de 1015 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando cálculos quânticos e clássicos combinadosDesde: 1976 O modelo combinado quântico e clássico de uma reação enzimática, de Warshel e Levitt
Modelos de DNA e RNA de granulação grossa
Cada nucleotídeo é um corpo rígido com alguns sítios de interação, permitindo simular dobramento, hibridização e nanoestruturas.
Pergunta que responde: Como as fitas se emparelham, se dobram e se montam em estruturas projetadas?
Deixa de fora: O detalhe atômico e os íons são substituídos por interações efetivas.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado Milhões de nucleotídeos em GPUsDesde: 2011 oxDNA, a coarse-grained DNA model (2011) fonte
Previsão aprendida da estrutura de proteínas
Uma rede neural treinada em estruturas conhecidas e dados evolutivos prevê a forma dobrada de uma proteína a partir de sua sequência.
Pergunta que responde: Em que forma tridimensional esta cadeia de aminoácidos se dobra?
Deixa de fora: Dá uma estrutura estática, não o caminho de dobramento nem a dinâmica.
Roda em: cerca de 1018 FLOPS aproximado Treinamento em larga escala; minutos por previsãoDesde: 2018 Improved protein structure prediction using potentials from deep learning (2020, CASP13 entry 2018) fonte
Conjuntos generativos de proteínas
Um modelo generativo treinado em estruturas e simulações produz muitas conformações de uma proteína, em vez de uma única forma.
Pergunta que responde: Que formas alternativas uma proteína pode adotar?
Deixa de fora: As populações de estados só são tão boas quanto as simulações de treinamento.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado Treinamento mais amostragem barataDesde: 2024 AlphaFold meets flow matching for generating protein ensembles (2024) fonte
Dinâmica molecular computada por voluntários
Milhares de trajetórias curtas e independentes de uma molécula executadas em computadores domésticos doados e combinadas para ver eventos de dobramento.
Pergunta que responde: Muitas execuções curtas juntas podem revelar um processo molecular lento?
Deixa de fora: As trajetórias são curtas e independentes, então as estatísticas precisam ser costuradas.
Roda em: cerca de 1017 FLOPS aproximado Agregado de máquinas voluntáriasDesde: 2000 Screen savers of the world unite! (2000), o projeto distribuído de dobramento fonte
Bioquímica estocástica
Reações dentro de uma célula disparadas uma de cada vez, ao acaso, porque há moléculas de menos para tirar a média.
Pergunta que responde: Por que células geneticamente idênticas se comportam de modo diferente?
Deixa de fora: Costuma presumir que o interior da célula é bem misturado, o que muitas vezes não vale.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando uma simulação estocástica de reaçõesDesde: 1977 O algoritmo de simulação estocástica exata de Gillespie para cinética química
Redes de regulação gênica
Genes que se ligam e desligam uns aos outros, como uma rede de interações.
Pergunta que responde: Como uma célula decide que tipo de célula vai se tornar?
Deixa de fora: A maioria das redes reguladoras reais é conhecida só em parte, então as ligações muitas vezes são inferidas.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando a dinâmica de uma rede de genesDesde: 1969 As redes booleanas aleatórias de regulação gênica de Kauffman
Redes metabólicas
Cada reação química que uma célula usa para transformar alimento em energia e peças, equilibrada como uma rede de fluxos.
Pergunta que responde: Que gene devemos desligar para que este micróbio produza mais de um composto útil?
Deixa de fora: Pressupõe um estado estacionário e um objetivo ótimo que uma célula real pode não perseguir.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo um modelo de balanço de fluxos em escala genômicaDesde: 1986 a primeira análise de balanço de fluxos da rede metabólica de uma célula
Modelos de célula inteira
Cada gene e cada classe de molécula de uma única bactéria, acompanhados por um ciclo completo de divisão.
Pergunta que responde: Dá para prever uma célula viva a partir da lista de suas partes?
Deixa de fora: Apenas uma bactéria simples já foi modelada de forma tão completa.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando um ciclo de divisão de uma bactériaDesde: 2012 O modelo de célula inteira de Mycoplasma genitalium, de Karr e colegas
Formação de padrões
Substâncias químicas difundindo e reagindo por um tecido em crescimento, o mecanismo que Alan Turing propôs para listras e manchas.
Pergunta que responde: Como os mecanismos de reação-difusão explicam os padrões do pelo dos animais e a formação dos dedos em um membro?
Deixa de fora: Os tecidos reais usam forças mecânicas e mais sinais do que um modelo de duas substâncias químicas.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo equações de reação-difusão em uma gradeDesde: 1952 As computações de reação-difusão de Turing para The Chemical Basis of MorphogenesisNa árvore de simulações: A reação-difusão de Turing
Crescimento de tecidos e tumores
Células individuais se dividindo, se movendo, competindo por oxigênio e morrendo.
Pergunta que responde: Como um tumor cresce, e como um esquema de tratamento poderia detê-lo?
Deixa de fora: As taxas de divisão e de morte dentro de um tumor real são difíceis de medir diretamente.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado um cluster universitário acompanhando milhares de células individuais em divisãoDesde: 1993 os primeiros modelos de autômato celular do crescimento de tumores sólidos
Modelos de resposta celular a perturbações
Um modelo treinado com dados de células individuais prevê como a expressão gênica de uma célula muda depois de um medicamento ou de uma edição genética com os quais ela não foi medida.
Pergunta que responde: O que uma célula fará depois de uma intervenção que ninguém ainda tentou?
Deixa de fora: Correlacional; extrapola mal para tipos de célula ou medicamentos distantes dos dados de treinamento.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado Grandes conjuntos de treinamento de células individuaisDesde: 2019 scGen predicts single-cell perturbation responses (2019) fonte
Modelos baseados em agentes da evolução de tumores
Células cancerosas individuais em uma grade se dividem, sofrem mutação e competem em um microambiente cambiante de oxigênio e ácido.
Pergunta que responde: Como a forma de um tumor e seus traços agressivos surgem da pressão de seleção?
Deixa de fora: As regras são simplificadas, e o suprimento de sangue e as células imunes muitas vezes estão ausentes.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado Milhões de células em um nóDesde: 2006 Tumor morphology and phenotypic evolution driven by selective pressure from the microenvironment (2006) fonte
Modelos metabólicos de comunidades microbianas
Redes metabólicas em escala genômica de várias espécies são unidas de modo que o resíduo de uma vira alimento de outra.
Pergunta que responde: Como os micróbios do intestino ou do solo compartilham nutrientes e se estabilizam juntos?
Deixa de fora: Pressupõe estado estacionário e crescimento ótimo, ignorando regulação e espaço.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado Programação linear para muitas espéciesDesde: 2007 Metabolic modeling of a mutualistic microbial community (2007) fonte
Crescimento de tumores e resposta à terapia
Um tumor sólido tratado como uma massa alimentada por oxigênio e nutrientes que se difundem, com uma borda proliferativa crescente e um núcleo necrótico sem alimento, depois exposto a radiação ou medicamentos.
Pergunta que responde: Com que rapidez um tumor cresce, e quanto uma dada dose o reduz?
Deixa de fora: Os tumores reais variam entre pacientes e dentro de si mesmos. O modelo usa parâmetros médios e uma geometria simplificada.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado um modelo tridimensional de reação-difusão com cronogramas de tratamento ao longo de semanas de tempo simulado.Desde: 1972 Greenspan, modelos para o crescimento de um tumor sólido por difusão. fonte
Evolução do microambiente tumoral
Células cancerosas individuais em uma grade competem por oxigênio e espaço enquanto gradientes de acidez selecionam novos fenótipos, de modo que o tumor evolui à medida que cresce.
Pergunta que responde: O tecido ao redor empurra um tumor para células mais invasivas?
Deixa de fora: As regras das células são simplificadas e os parâmetros são difíceis de medir em tumores vivos.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado execuções híbridas agente-contínuo ao longo de meses simulados em uma estação de trabalho ou em um cluster pequeno.Desde: 2006 Anderson and colleagues, hybrid discrete-continuum model of microenvironment-driven phenotypic evolution. fonte
Crescimento de vasos sanguíneos induzido por tumores
Células endoteliais brotam e migram subindo um gradiente químico liberado por um tumor, formando uma rede ramificada de vasos que o alimenta.
Pergunta que responde: Como um tumor recruta um suprimento de sangue, e o que acontece se o sinal for bloqueado?
Deixa de fora: O fluxo nos vasos, a remodelação e a química real da sinalização são muito simplificados.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado execuções de brotamento em duas ou três dimensões numa estação de trabalho.Desde: 1998 Anderson and Chaplain, continuous and discrete models of tumour-induced angiogenesis. fonte
Dinâmica de resposta e resistência a medicamentos contra o câncer
Populações de células cancerosas normais, sensíveis e resistentes mudam sob a terapia com fármacos, então o paciente primeiro melhora e depois pode ter uma recaída.
Pergunta que responde: Por quanto tempo um medicamento vai controlar a doença antes que apareça resistência?
Deixa de fora: Só os compartimentos que podem ser medidos são modelados, e o comportamento das células-tronco é inferido.
Roda em: cerca de 108 FLOPS aproximado equações diferenciais ordinárias ajustadas a medições de sangue de pacientes.Desde: 2005 Michor e colegas, dinâmica da leucemia mieloide crônica. fonte
Dinâmica da produção de células sanguíneas
Células-tronco, progenitoras e células sanguíneas maduras ligadas por retroalimentação com atrasos, produzindo contagens estáveis ou oscilações quando o controle falha.
Pergunta que responde: Por que alguns distúrbios do sangue são cíclicos, e o que restaura a produção normal?
Deixa de fora: A medula real tem estrutura espacial e muitos tipos de células que são agrupados.
Roda em: cerca de 106 FLOPS aproximado equações diferenciais com atraso em um laptop.Desde: 1978 Mackey, uma hipótese unificada para a anemia aplástica e a hematopoese periódica. fonte
Crescimento de colônias bacterianas e biofilmes
Cada célula bacteriana é simulada como um indivíduo com tamanho, crescimento e posição próprios, alimentando-se de nutriente que se difunde dentro de uma colônia ou biofilme.
Pergunta que responde: Como as colônias ganham sua forma e como sobrevivem as células do interior?
Deixa de fora: O comportamento das células é simplificado e a química da matriz real de um biofilme não é captada.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado crescimento baseado em indivíduos de milhões de células em um cluster.Desde: 1998 Kreft, Booth e Wimpenny, o BacSim, um simulador para modelagem baseada em indivíduos do crescimento de colônias bacterianas. fonte
O coração
Ondas elétricas pelo músculo cardíaco e a contração e o fluxo de sangue que elas provocam.
Pergunta que responde: Este fármaco ou este dispositivo vai piorar uma arritmia?
Deixa de fora: A variação individual entre corações reais ainda é difícil de captar em um único modelo.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando um batimento de eletromecânica do coração inteiroDesde: 1960 O modelo computacional de Noble do potencial de ação de uma única célula de fibra de Purkinje; modelos do coração inteiro vieram depois fonteNa árvore de simulações: Modelo de célula cardíaca
Fluxo sanguíneo
Sangue se movendo por artérias, veias e dispositivos como stents e válvulas.
Pergunta que responde: Onde esta artéria tem mais chance de enfraquecer ou entupir?
Deixa de fora: As paredes dos vasos costumam ser tratadas como rígidas, o que deixa de captar a elasticidade real.
Roda em: cerca de 1015 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando uma simulação do fluxo em uma artéria específica de um pacienteDesde: 1989 O modelo de elementos finitos do fluxo na artéria carótida, de Perktold e colegas
Respiração e vias aéreas
Ar se movendo pelas vias aéreas ramificadas e as partículas que ele carrega.
Pergunta que responde: Para onde vão os medicamentos inalados, ou os poluentes?
Deixa de fora: A maioria dos modelos usa uma única árvore de vias aéreas idealizada, e não a de uma pessoa específica.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado um cluster universitário simulando o fluxo de ar por uma árvore ramificada de vias aéreasDesde: 1993 os primeiros modelos de dinâmica de fluidos do fluxo de ar na árvore brônquica
Biomecânica musculoesquelética
Ossos, articulações e músculos como um sistema mecânico ligado, andando, levantando peso e caindo.
Pergunta que responde: Que músculos sofrem a tensão, e que forma este implante deve ter?
Deixa de fora: As forças dentro de um membro real são estimadas indiretamente, não medidas.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo um modelo musculoesquelético de um movimentoDesde: 1990 Os modelos computacionais de movimento musculoesquelético de Delp e colegas
Resposta imune
Células imunes e patógenos se encontrando, se multiplicando e trocando sinais dentro do corpo.
Pergunta que responde: Por que algumas infecções somem e outras se tornam crônicas?
Deixa de fora: A sinalização imune real é muito mais complexa do que qualquer modelo acompanha por inteiro.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando uma simulação imunológica baseada em agentesDesde: 1992 O modelo de autômato celular da resposta imune de Celada e Seiden
Farmacocinética
Um medicamento absorvido, distribuído pelos compartimentos do corpo, degradado e eliminado.
Pergunta que responde: Que dose, com que frequência, para alguém desta idade e deste peso?
Deixa de fora: Um modelo de média populacional pode deixar escapar como um paciente em particular lida com um medicamento.
Roda em: cerca de 1010 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo um modelo compartimental de fármacoDesde: 1937 O modelo de dois compartimentos de Teorell para a distribuição de fármacos
Ensaios clínicos in silico
Populações de pacientes virtuais com variação realista, que recebem um tratamento antes ou junto com um ensaio real.
Pergunta que responde: Quem este tratamento provavelmente vai ajudar, e a quem poderia fazer mal?
Deixa de fora: Os reguladores ainda exigem ensaios reais em paralelo. Pacientes virtuais não os substituem por completo.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando milhares de pacientes virtuaisDesde: 2011 já em 2011, os primeiros ensaios in silico submetidos junto com a evidência de um dispositivo
Gêmeos digitais cardíacos
Modelos de coração ajustados às imagens e aos sinais de um paciente e usados para prever como esse coração responde a uma terapia.
Pergunta que responde: Como o coração deste paciente vai responder a um determinado tratamento?
Deixa de fora: A qualidade do ajuste depende dos dados de imagem, e as propriedades dos tecidos são inferidas.
Roda em: cerca de 1015 FLOPS aproximado Execuções eletromecânicas personalizadas mais ajusteDesde: 2020 The 'Digital Twin' to enable the vision of precision cardiology (2020) fonte
Modelos preditivos neurais de áreas sensoriais do cérebro
Uma rede neural treinada com respostas registradas torna-se um substituto de uma área do cérebro, permitindo que pesquisadores testem in silico os estímulos que mais excitam os neurônios.
Pergunta que responde: Que estímulo ativa mais fortemente um dado neurônio?
Deixa de fora: As previsões precisam de verificação no tecido real e cobrem apenas os animais testados.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado Treinamento com gravações, e depois testes virtuais ilimitadosDesde: 2019 Inception loops discover what excites neurons most using deep predictive models (2019) fonte
Modelos de campo de estimulação cerebral
Modelos de cabeça por elementos finitos mostram como a corrente de eletrodos ou bobinas se espalha por couro cabeludo, crânio e tecido cerebral.
Pergunta que responde: Em que parte do cérebro cai o campo elétrico de um estimulador?
Deixa de fora: As condutividades dos tecidos são incertas, e a resposta neural não é simulada.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado Soluções de elementos finitos em malhas de cabeças individuaisDesde: 2009 Modelo de cabeça com precisão de giros para estimulação transcraniana por corrente contínua (2009) fonte
Modelos de exposição a fármacos em populações virtuais
Modelos de transporte de fármacos no corpo inteiro, executados numa população sintética que varia em idade, genes e função dos órgãos.
Pergunta que responde: Quanto os níveis de um medicamento vão diferir entre crianças, idosos e pacientes com doença em algum órgão?
Deixa de fora: Depende de dados medidos de enzimas e transportadores.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado Milhares de sujeitos virtuais numa estação de trabalhoDesde: 2009 The Simcyp population-based ADME simulator (2009) fonte
Modelos de comunidades do microbioma intestinal
Dezenas de espécies de bactérias no intestino interagem por competição e alimentação cruzada, com suas abundâncias acompanhadas no tempo sob perturbação da dieta ou de antibióticos.
Pergunta que responde: Que espécies permanecem estáveis num intestino, e que perturbação pode desequilibrar a comunidade?
Deixa de fora: As intensidades de interação são inferidas de dados ruidosos e podem não valer fora das condições amostradas.
Roda em: cerca de 1010 FLOPS aproximado ajuste de Lotka-Volterra generalizado e simulação metabólica de comunidades em uma estação de trabalho.Desde: 2013 Stein and colleagues, ecological modelling from time-series inference of intestinal microbiota. fonte
Planejamento cirúrgico com modelos específicos do paciente
Um exame de imagem vira um modelo anatômico pessoal, uma opção cirúrgica é aplicada virtualmente e o fluxo ou a tensão é calculado para comparar resultados antes de operar.
Pergunta que responde: Que opção cirúrgica dá ao paciente o melhor resultado?
Deixa de fora: As propriedades dos tecidos são presumidas a partir de médias, e a cicatrização após a cirurgia não é modelada.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado uma resolução de escoamento ou tensão por plano candidato, horas em um cluster.Desde: 1999 Taylor and colleagues, predictive medicine using computational techniques for therapeutic decision-making. fonte
Interação fluido-estrutura em válvulas cardíacas
Um folheto flexível de válvula e o sangue que flui ao redor dele são calculados juntos, enquanto o folheto é aberto e fechado de golpe pelo fluxo que ele mesmo controla.
Pergunta que responde: Como uma válvula abre e fecha, e como uma válvula de reposição muda o fluxo?
Deixa de fora: As propriedades do material dos folhetos e o movimento do músculo ao redor são simplificados.
Roda em: cerca de 1015 FLOPS aproximado resoluções de fluido com fronteira móvel em um cluster.Desde: 1972 Peskin, padrões de escoamento em torno de válvulas cardíacas, introduzindo o método da fronteira imersa. fonte
Adaptação óssea e remodelação em torno de implantes
Modelos de osso por elementos finitos em que tecido é acrescentado onde a tensão é alta e removido onde é baixa, ao longo de meses e anos.
Pergunta que responde: Como o osso vai mudar em volta de um implante ao longo do tempo?
Deixa de fora: A regra de remodelação é uma lei fenomenológica e varia entre os pacientes.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado resoluções iterativas por elementos finitos em uma estação de trabalho.Desde: 1987 Huiskes e colegas, teoria adaptativa de remodelação óssea aplicada ao projeto de próteses. fonte
Modelos musculoesqueléticos para cirurgia
Ossos, articulações e atuadores músculo-tendíneos da perna ou do braço são modelados para que uma mudança cirúrgica, como a transferência de um tendão, possa ser testada quanto ao efeito no movimento.
Pergunta que responde: Transferir este tendão vai melhorar o jeito de andar do paciente?
Deixa de fora: A ativação muscular é estimada, não medida, e o controle nervoso não é modelado.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado dinâmica inversa e otimização muscular em um laptop.Desde: 1990 Delp and colleagues, an interactive graphics-based model of the lower extremity to study orthopaedic surgery. fonte
Cálculo de dose em radioterapia
Fótons ou prótons são acompanhados por Monte Carlo através de uma tomografia do paciente para calcular a dose de radiação recebida por um tumor e pelo tecido saudável.
Pergunta que responde: O feixe planejado entrega a dose ao tumor poupando os órgãos próximos?
Deixa de fora: O exame é um retrato do momento, então o movimento do paciente e a mudança da anatomia durante o tratamento são aproximações.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado de milhões a bilhões de histórias por plano em um cluster ou GPU.Desde: 1988 Mackie e colegas, núcleos de deposição de energia de fótons gerados com o código Monte Carlo EGS. fonte
Fantomas anatômicos virtuais para exames de imagem
Corpos humanos digitais com órgãos detalhados e movimentos de batimento ou respiração, usados como objeto de exames simulados para que métodos de imagem sejam testados contra uma verdade conhecida.
Pergunta que responde: Esse aparelho e algoritmo conseguem recuperar uma anormalidade conhecida?
Deixa de fora: O fantoma é um modelo de forma ajustado a poucos indivíduos e não capta toda a variedade da anatomia.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado simulação por traçado de raios ou transporte por exame em uma estação de trabalho.Desde: 2010 Segars e colegas, o fantoma 4D XCAT para pesquisa em imagem multimodal. fonte
Simulação de imagens de ressonância magnética
A física dos spins nucleares num campo magnético é simulada por meio de uma sequência de pulsos para gerar exames sintéticos de um corpo virtual.
Pergunta que responde: Que imagem esta sequência produziria para este tecido?
Deixa de fora: Os valores de relaxamento dos tecidos são médias, e o movimento e as imperfeições do equipamento são modelados só em parte.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado simulação da equação de Bloch de um volume inteiro em uma GPU.Desde: 2005 Benoit-Cattin and colleagues, the SIMRI interactive MRI simulator. fonte
Simulação de consolidação de fraturas
A deformação mecânica na fenda de cicatrização de um osso quebrado decide se o tecido se forma como cartilagem, osso novo ou cicatriz fibrosa.
Pergunta que responde: Esta fixação da fratura vai permitir que o osso cicatrize?
Deixa de fora: A regra de diferenciação dos tecidos é empírica, e o suprimento de sangue é simplificado.
Roda em: cerca de 1010 FLOPS aproximado soluções de elementos finitos ao longo de semanas simuladas em uma estação de trabalho.Desde: 1999 Claes and Heigele, local stress and strain along bony surfaces predicting the course and type of fracture healing. fonte
Dinâmica de vírus dentro do hospedeiro
Vírus livre, células infectadas e células-alvo dentro de um paciente são acompanhados, e sua mudança após o início do tratamento revela com que rapidez o vírus é produzido e eliminado.
Pergunta que responde: Com que rapidez o vírus se replica dentro de uma pessoa, e o que o tratamento muda?
Deixa de fora: A estrutura dos tecidos e os locais de infecção que não sejam o sangue não são representados.
Roda em: cerca de 107 FLOPS aproximado algumas equações diferenciais acopladas ajustadas a uma série temporal de um paciente.Desde: 1996 Perelson e colegas, dinâmica do HIV-1 in vivo. fonte
Reserva de fluxo coronariano a partir de exames
O fluxo de sangue pelas artérias coronárias é calculado a partir de um exame do coração para estimar se um estreitamento restringe o fluxo a ponto de precisar de um stent.
Pergunta que responde: Este estreitamento basta para privar o músculo cardíaco de sangue?
Deixa de fora: As condições de contorno nos vasos pequenos são estimadas a partir do paciente, e não medidas.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado uma resolução de escoamento específica de paciente por exame em um cluster.Desde: 2013 Taylor and colleagues, CFD applied to cardiac CT for noninvasive quantification of fractional flow reserve. fonte
Mecânica coclear
As ondas sonoras no fluido do ouvido interno são acopladas à membrana que vibra dentro da cóclea, gerando a onda viajante que separa os tons.
Pergunta que responde: Como o ouvido transforma o som em um sinal codificado por posição?
Deixa de fora: A amplificação ativa pelas células ciliadas é representada por uma retroalimentação aproximada.
Roda em: cerca de 1010 FLOPS aproximado soluções de diferenças finitas do fluido da cóclea em uma estação de trabalho.Desde: 1981 Neely, uma solução de diferenças finitas de um modelo bidimensional da cóclea. fonte
Fisiologia integrativa do corpo inteiro
Pressão arterial, rim, equilíbrio de líquidos e hormônios são ligados em um único modelo da circulação e de sua regulação.
Pergunta que responde: Como o corpo regula a pressão arterial, e o que acontece quando um órgão falha?
Deixa de fora: Cada órgão é um compartimento concentrado e o detalhe celular está ausente.
Roda em: cerca de 106 FLOPS aproximado centenas de equações diferenciais em um laptop.Desde: 1972 Guyton, Coleman e Granger, circulação: regulação geral. fonte
Transferência de biocalor e hipertermia
Condução de calor no tecido, com o fluxo sanguíneo levando o calor embora, usada para prever a temperatura durante febre, estresse térmico ou tratamento de câncer por calor.
Pergunta que responde: Quanto o tecido esquenta e a que profundidade o calor chega?
Deixa de fora: A perfusão sanguínea é tratada como um sorvedouro uniforme de calor.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado soluções térmicas por elementos finitos em uma estação de trabalho.Desde: 1948 Pennes, análise das temperaturas do tecido e do sangue arterial no antebraço humano em repouso. fonte
Modelos de transporte no néfron renal
Água, sal e ureia passando pelas alças e túbulos do rim, resolvidos como fluxos acoplados para mostrar como a urina se concentra.
Pergunta que responde: Como a disposição em contracorrente dos túbulos permite que o rim concentre a urina?
Deixa de fora: As propriedades dos túbulos e o arranjo tridimensional são medidos em poucas espécies, então os parâmetros são extrapolados a partir de animais.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado de minutos a horas em uma estação de trabalho.Desde: 1966 A análise de Stephenson sobre a concentração em sistemas renais de contracorrente. fonte
Modelos das pregas vocais e da produção da voz
As pregas vocais como massas em molas movidas pelo ar vindo dos pulmões, acopladas à forma da garganta e da boca, para produzir o som vozeado.
Pergunta que responde: Que ajustes físicos das pregas dão uma voz clara, soprosa ou áspera?
Deixa de fora: As pregas são reduzidas a poucas massas, então as camadas de tecido e o fluxo de ar totalmente tridimensional não são captados.
Roda em: cerca de 108 FLOPS aproximado de segundos a minutos por frase de som vozeado.Desde: 1972 O modelo de duas massas das cordas vocais, de Ishizaka e Flanagan, para sintetizar sons vozeados. fonte
Modelos do relógio circadiano
Osciladores acoplados que representam o relógio do corpo respondem à luz e ao horário do descanso, prevendo como sono e vigília mudam com alterações de horário ou viagens.
Pergunta que responde: Quanto tempo leva o relógio biológico para se ajustar depois de um voo ou de uma mudança de turno?
Deixa de fora: Alguns osciladores representam uma rede inteira de neurônios, e as pessoas variam muito no período do relógio e na sensibilidade à luz.
Roda em: cerca de 105 FLOPS aproximado segundos em um laptop.Desde: 1982 Kronauer e colegas, modelo matemático do sistema circadiano humano com dois osciladores que interagem. fonte
Modelos epidêmicos compartimentais
Uma população dividida em suscetíveis, infectados e recuperados, com taxas fluindo entre eles.
Pergunta que responde: Qual será o tamanho deste surto, e quando ele terá o pico?
Deixa de fora: Pressupõe mistura homogênea, com cada pessoa encontrando todas as outras na mesma taxa, o que os padrões reais de contato não satisfazem.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado um laptop resolvendo um punhado de equações epidêmicas acopladasDesde: 1927 As equações de Kermack e McKendrick para uma epidemia fechada
Epidemias baseadas em agentes
Uma população sintética de uma cidade ou país inteiro, cada pessoa com domicílio, escola ou local de trabalho e contatos por onde a doença se espalha.
Pergunta que responde: Que medidas desaceleram mais a propagação, com o menor custo?
Deixa de fora: Exige dados detalhados de famílias, escolas e locais de trabalho que muitos países não têm.
Roda em: cerca de 1016 FLOPS aproximado um cluster universitário simulando uma população sintética em escala de paísDesde: 2005 Os modelos baseados em agentes de pandemia de gripe de Longini, Ferguson e colegas
Evolução de patógenos
Mutações surgindo e se espalhando em um vírus ou bactéria ao passar entre hospedeiros.
Pergunta que responde: Com que rapidez poderia evoluir a resistência a este medicamento?
Deixa de fora: As paisagens reais de mutação e aptidão são muito mais complexas do que um punhado de locos.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando a evolução da resistência a fármacosDesde: 1990 os primeiros modelos estocásticos da evolução da resistência a medicamentos no HIV
Carga de doenças e modelagem econômica da saúde
Uma doença e seus tratamentos acompanhados como probabilidades de adoecimento, incapacidade, custo e morte, usados para comparar quais intervenções de saúde fazem mais bem por libra esterlina gasta.
Pergunta que responde: Que tratamento ou programa dá mais anos saudáveis de vida pelo dinheiro investido?
Deixa de fora: Atribuir um número a um ano de vida ou de sofrimento é um juízo de valor apresentado como aritmética.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de custo-efetividade de coorteDesde: 1993 o estudo global do Banco Mundial sobre a carga de doenças em anos de vida ajustados por incapacidade
Epidemiologia genômica de surtos
Genomas de patógenos coletados durante um surto, usados para montar uma árvore genealógica das infecções e inferir quem provavelmente infectou quem e com que rapidez o surto cresce.
Pergunta que responde: Como este surto está de fato se espalhando, além do que só o rastreamento de contatos consegue ver?
Deixa de fora: Só os casos que são sequenciados aparecem na árvore, então uma amostra pequena ou enviesada pode enganar.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado um cluster universitário construindo árvores a partir de milhares de genomasDesde: 2013 rastreamento genômico em tempo real de um surto de ebola na África Ocidental
Avaliação de risco de exposição ambiental e química
Como a exposição de uma população a um poluente, a um contaminante alimentar ou a uma dose de radiação se traduz em probabilidade de dano, calculada em toda a faixa de incerteza dos dados.
Pergunta que responde: A que quantidade deste produto químico uma população inteira pode ser exposta com segurança?
Deixa de fora: Extrapolar de altas doses de teste em animais para baixas doses em pessoas continua sendo uma questão de julgamento.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de dose-resposta de Monte CarloDesde: 1983 a estrutura do Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA para avaliação de risco químico
Modelos epidêmicos de redes de mobilidade
Propagação de doença simulada em uma rede global de cidades ligadas por dados de deslocamento diário e viagens aéreas.
Pergunta que responde: Com que rapidez um surto vai chegar a outras regiões e países?
Deixa de fora: A mistura dentro de cada cidade é simplificada, e a mudança de comportamento não é modelada.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado Execuções estocásticas em milhares de subpopulaçõesDesde: 2009 Multiscale mobility networks and the spatial spreading of infectious diseases (2009) fonte
Modelos de malária baseados em indivíduos
Pessoas, mosquitos e parasitas simulados seguem a infecção dentro do hospedeiro e a transmissão para testar estratégias de controle.
Pergunta que responde: Que combinação de redes, medicamentos e vacinas reduziria a transmissão da malária?
Deixa de fora: A ecologia dos mosquitos e os sistemas locais de saúde são modelados de forma grosseira.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado Muitas execuções estocásticas de uma aldeia simuladaDesde: 2008 Towards a comprehensive simulation model of malaria epidemiology and control (2008) fonte
Centros de modelagem de cenários
Várias equipes de modelagem rodam as mesmas hipóteses sobre vacinas ou variantes, e as projeções são combinadas em um único conjunto.
Pergunta que responde: Que gama de futuros decorre de cada política ou hipótese de variante?
Deixa de fora: Os cenários são condicionais, não previsões do que vai acontecer.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado Conjunto de modelos epidêmicos de várias equipesDesde: 2020 o US COVID-19 Scenario Modeling Hub, a partir de dezembro de 2020 fonte
Modelos digitais de rastreamento de contatos
Modelos de transmissão com uma etapa de rastreamento por aplicativo estimam com que rapidez o rastreamento e o isolamento precisam ocorrer para conter a propagação.
Pergunta que responde: Com que rapidez os contatos precisam ser rastreados para controlar uma epidemia?
Deixa de fora: A adesão e o cumprimento são valores presumidos.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado Execuções de processos de ramificação ou de agentesDesde: 2020 Quantifying SARS-CoV-2 transmission suggests epidemic control with digital contact tracing (2020) fonte
Propagação da resistência antimicrobiana
Bactérias suscetíveis e resistentes competem dentro dos pacientes e se espalham entre eles sob diferentes políticas de antibióticos, como rodízio, mistura ou tratamento combinado.
Pergunta que responde: Que política de tratamento desacelera o aumento das infecções resistentes?
Deixa de fora: Os custos da resistência e as taxas de transmissão são mal medidos, e os resultados dependem deles.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado modelos hospitalares por compartimentos e baseados em indivíduos em um laptop.Desde: 1997 Bonhoeffer, Lipsitch and Levin, evaluating treatment protocols to prevent antibiotic resistance. fonte
Modelos de transmissão e intervenção da malária
Picadas de mosquitos, desenvolvimento do parasita, imunidade humana e intervenções como mosquiteiros ou vacinas são simulados juntos em uma aldeia ou país.
Pergunta que responde: Que combinação de medidas pode reduzir ou eliminar a malária?
Deixa de fora: A ecologia dos mosquitos e o comportamento humano local são mal medidos.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado simulação baseada em indivíduos de um país ao longo de décadas em um cluster.Desde: 2008 Smith and colleagues, towards a comprehensive simulation model of malaria epidemiology and control. fonte
Simulação da transmissão aérea em ambientes fechados
Respirar, tossir e falar liberam gotículas e aerossóis em uma sala, e a dinâmica de fluidos rastreia para onde vão e quanto uma segunda pessoa inala.
Pergunta que responde: Até onde viaja o vírus exalado, e quanto as máscaras ou a ventilação reduzem a exposição?
Deixa de fora: A dose infectante e as condições reais de uma sala variam muito mais do que qualquer montagem de simulação supõe.
Roda em: cerca de 1014 FLOPS aproximado simulação de grandes vórtices de uma sala com rastreamento de partículas em um cluster.Desde: 2020 Mittal, Ni e Seo, a física do escoamento da COVID-19, revisão de estudos computacionais de escoamentos respiratórios. fonte
Simulação de políticas de controle do tabaco
Em um país, os inícios, as cessações e as mortes ligadas ao tabagismo são projetados sob impostos, proibições e campanhas, o que dá a mudança na prevalência e as vidas salvas.
Pergunta que responde: Quantas vidas um imposto ou uma proibição de fumar salvaria?
Deixa de fora: Os efeitos das políticas vêm de evidências passadas e podem não valer em novos contextos.
Roda em: cerca de 106 FLOPS aproximado modelo de projeção populacional em um laptop.Desde: 2000 Levy, Cummings e Hyland, uma simulação dos efeitos de políticas de iniciação de jovens sobre o consumo geral de cigarros. fonte
Otimização da alocação de vacinas
Um modelo epidêmico é combinado com um otimizador que escolhe quais grupos de idade ou de risco recebem primeiro a vacina escassa.
Pergunta que responde: Quem deve ser vacinado primeiro para salvar mais vidas?
Deixa de fora: Os padrões de contato e a eficácia da vacina são incertos, e o melhor grupo depende do objetivo.
Roda em: cerca de 108 FLOPS aproximado otimização sobre muitas execuções epidêmicas em uma estação de trabalho.Desde: 2009 Medlock e Galvani, otimizando a distribuição da vacina contra a gripe. fonte
Ensaios virtuais de exames de imagem
Pacientes, scanners e leitores simulados são usados para comparar tecnologias de imagem sem recrutar pessoas reais.
Pergunta que responde: Um novo aparelho de imagem acha cânceres tão bem quanto o atual?
Deixa de fora: As lesões e os leitores virtuais são modelos que podem deixar passar a variedade clínica real.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado milhares de imagens simuladas num cluster.Desde: 2018 Badano and colleagues, in silico imaging trial of digital breast tomosynthesis versus full-field mammography. fonte
Epidemias em redes de contato
A doença se espalha entre nós de uma rede cuja distribuição de graus pode ser muito desigual, e o resultado depende dos hubs.
Pergunta que responde: Com que nível de transmissibilidade uma epidemia decola em uma rede com hubs?
Deixa de fora: As redes reais de contato mudam com o tempo e só são observadas em parte.
Roda em: cerca de 107 FLOPS aproximado Propagação de Monte Carlo em redes de milhões de nós em uma estação de trabalho.Desde: 2001 Pastor-Satorras e Vespignani, propagação de epidemias em redes livres de escala. fonte
Dinâmica populacional de mosquitos
Ovos, larvas, pupas e adultos de um mosquito transmissor de doenças se desenvolvem em recipientes sob temperatura e chuva locais, dando o número de picadas.
Pergunta que responde: Quantos mosquitos haverá na próxima temporada, e o que acontece se removermos os criadouros?
Deixa de fora: Os criadouros são difíceis de contar e variam de rua em rua.
Roda em: cerca de 107 FLOPS aproximado simulação de tábua de vida em um laptop.Desde: 1993 Focks and colleagues, a dynamic life-table model for Aedes aegypti. fonte
Microssimulação de rastreamento de câncer
Histórias de vida individuais com o curso natural do câncer são simuladas com e sem rastreamento para estimar os casos encontrados e as mortes evitadas.
Pergunta que responde: Quantas mortes um programa de rastreamento evita, e a que custo em sobrediagnóstico?
Deixa de fora: O curso inicial do câncer, que não é observado, precisa ser presumido.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado milhões de vidas simuladas em uma estação de trabalho.Desde: 1985 Habbema e colegas, o programa de simulação MISCAN para a avaliação de rastreamento. fonte
Modelos baseados em agentes de obesidade e dieta
Agentes com peso, renda e vizinhos comem e se movem, e a distribuição do peso corporal na população muda com o preço dos alimentos ou mudanças de política.
Pergunta que responde: Que intervenções mudam o peso da população ao longo de décadas?
Deixa de fora: O comportamento é reduzido a poucas regras, e a evidência de longo prazo é escassa.
Roda em: cerca de 108 FLOPS aproximado simulação de populações baseada em agentes em uma estação de trabalho.Desde: 2007 Hammond e Epstein, explorando mecanismos independentes de preço na epidemia de obesidade. fonte
Simulação de políticas de alocação de órgãos
Pacientes em uma lista de espera de transplante, chegada de órgãos de doadores e regras de alocação são simulados para comparar tempo de espera e sobrevida.
Pergunta que responde: Que regra de alocação rende mais anos de vida e a espera mais justa?
Deixa de fora: A qualidade dos órgãos e as decisões de pacientes e centros são simplificadas.
Roda em: cerca de 108 FLOPS aproximado simulação de eventos de anos de listas de espera em um laptop.Desde: 2000 Zenios, Chertow and Wein, dynamic allocation of kidneys to candidates on the transplant waiting list. fonte
Modelos de posicionamento de ambulâncias e quartéis de bombeiros
Chamadas de emergência chegam ao acaso, unidades são despachadas, e um modelo de filas dá os tempos de resposta para cada local e desenho de distritos.
Pergunta que responde: Onde colocar estações e unidades para reduzir o tempo de resposta?
Deixa de fora: Os tempos de viagem e a verdadeira dispersão da demanda são presumidos.
Roda em: cerca de 107 FLOPS aproximado filas e Monte Carlo em um laptop.Desde: 1974 Larson, um modelo de filas de hipercubo para localização de instalações e redistribuição de distritos em serviços urbanos de emergência. fonte
Geração de prontuários sintéticos de pacientes
Pessoas artificiais recebem doenças, tratamentos e consultas segundo regras clínicas publicadas, para produzir prontuários realistas que não contêm nenhuma pessoa real.
Pergunta que responde: Dá para testar software e análises com registros realistas sem expor os dados de ninguém?
Deixa de fora: Os registros trazem apenas os padrões colocados no gerador, então doenças raras e trajetórias reais de cuidado ficam pouco representadas.
Roda em: cerca de 1010 FLOPS aproximado uma execução em escala de laptop para um milhão de pacientes.Desde: 2010 A abordagem orientada por dados de Buczak e colegas para criar prontuários eletrônicos sintéticos. fonte
Toxicologia preditiva
A estrutura de um candidato a medicamento comparada com bancos de dados de moléculas tóxicas conhecidas, ou passada por modelos treinados com dados de laboratório e de animais, antes mesmo de ser sintetizada.
Pergunta que responde: É provável que esta molécula danifique o fígado, o coração ou os genes antes mesmo de a fabricarmos?
Deixa de fora: As previsões só são tão confiáveis quanto as moléculas tóxicas do passado com que o modelo foi treinado, e continuam surgindo exceções biológicas.
Roda em: cerca de 1013 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando um modelo treinado de previsão de toxicidadeDesde: 2000 os primeiros modelos de relação estrutura-atividade usados para triar medicamentos quanto à toxicidade
Modelagem farmacodinâmica
Como a concentração de um medicamento no alvo se traduz em efeito no corpo, da ligação ao receptor até um sintoma ou biomarcador medido.
Pergunta que responde: Que efeito uma dada dose vai produzir de fato, e por quanto tempo?
Deixa de fora: Pressupõe uma relação limpa entre concentração e efeito que tolerância e progressão da doença podem romper.
Roda em: cerca de 1010 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo um punhado de equações de efeito acopladasDesde: 1968 os primeiros modelos de ocupação de receptores ligando a concentração do medicamento ao efeito
Simulação de desenho de ensaios clínicos
Milhares de ensaios hipotéticos executados sobre variações presumidas dos pacientes e efeitos de fármacos, para escolher o tamanho, a duração e as regras de interrupção antecipada de um ensaio.
Pergunta que responde: De quantos pacientes este ensaio realmente precisa, e quando podemos interrompê-lo com segurança?
Deixa de fora: O ensaio simulado é tão realista quanto as hipóteses sobre a resposta dos pacientes que lhe são fornecidas.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado um pequeno cluster rodando milhares de réplicas simuladas de ensaiosDesde: 1994 os primeiros estudos de simulação usados para planejar desenhos adaptativos de ensaios clínicos
Modelos de rede para reposicionamento de medicamentos
Medicamentos, genes, proteínas e doenças ligados em uma grande rede, pesquisada em busca de medicamentos existentes cujas conexões conhecidas sugiram um novo uso inesperado.
Pergunta que responde: Um medicamento já aprovado para uma doença poderia tratar também outra?
Deixa de fora: Uma ligação em uma rede é uma pista, não uma prova; a maioria dos reaproveitamentos sugeridos ainda falha quando testada.
Roda em: cerca de 1012 FLOPS aproximado uma estação de trabalho pesquisando uma grande rede de fármacos, genes e doençasDesde: 2011 as primeiras triagens baseadas em redes de candidatos ao reposicionamento de medicamentos
Modelagem de formulação e liberação de medicamentos
Um comprimido se dissolvendo, um adesivo liberando ou uma nanopartícula levando um medicamento pelo corpo, acompanhados como difusão e reação ao longo de minutos a dias.
Pergunta que responde: Com que rapidez e onde este medicamento realmente chega ao alvo depois de engolido ou injetado?
Deixa de fora: Os aparatos de dissolução de laboratório e a digestão real nem sempre concordam.
Roda em: cerca de 1011 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo equações de difusão e liberaçãoDesde: 1961 Modelo matemático de Higuchi para a liberação de fármacos a partir de uma matriz sólida
Projeto de antígenos de vacinas
A superfície da proteína de um patógeno simulada em detalhe atômico para achar ou projetar as formas que o sistema imunológico vai reconhecer e lembrar melhor.
Pergunta que responde: Que parte deste patógeno é o melhor alvo para uma vacina?
Deixa de fora: Uma forma que parece um bom alvo na tela ainda precisa funcionar em um sistema imunológico de verdade.
Roda em: cerca de 1015 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando simulações atômicas de antígenos candidatosDesde: 2013 projeto baseado em estrutura de um antígeno estabilizado de vírus respiratório
Controle de diabetes em malha fechada in silico
Uma população de pessoas virtuais com diabetes tipo 1, com refeições e dinâmica de glicose e insulina, usada para testar algoritmos de aplicação antes dos testes em humanos.
Pergunta que responde: Este algoritmo de controle manteria a glicose segura em muitas pessoas diferentes?
Deixa de fora: O comportamento real, como estresse, doença e falhas de sensores, é captado só em parte.
Roda em: cerca de 109 FLOPS aproximado simulações de longos dias virtuais de centenas de indivíduos em um laptop.Desde: 2009 Kovatchev e colegas, ensaios pré-clínicos in silico de controle em malha fechada do diabetes tipo 1. fonte