Maisha na tiba

Kujikunja na mienendo ya protini

Protini kama makumi ya maelfu ya atomu, zikitikisika, kukunjika na kubadilisha umbo majini.

Swali linalojibiwa: Mnyororo huu wa asidi amino hujikunjaje kuwa muundo wa pande tatu unaofanya kazi?

Inaacha nje: Hata uendeshaji mrefu hufunika maikrosekunde tu kwa kiwango cha juu, mbali na nyakati halisi za kukunjika za nyingi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban kundi la GPU linaloendesha maikrosekunde za mienendo ya atomu zoteTangu: 1977 Uigaji wa kwanza wa mienendo ya protini wa McCammon, Gelin na KarplusKatika mti wa uigaji: Mienendo ya protini

Kuunganisha molekuli na kushikamana kwa dawa

Molekuli teule za dawa zikijaribiwa kwenye tundu la protini lengwa.

Swali linalojibiwa: Ni molekuli ipi kati ya milioni itashikamana na lengo hili?

Inaacha nje: Alama za kuunganisha ni makadirio; vifungaji vingi vilivyotabiriwa havifanyi kazi kamwe maabara.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁵ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linalounganisha mamilioni ya molekuli teuleTangu: 1982 DOCK, programu ya kwanza ya kiotomatiki ya kuunganisha molekuli ya Kuntz na wenzake

Utando na njia za ioni

Ngozi ya mafuta ya seli na milango ya protini inayoruhusu ioni kupita.

Swali linalojibiwa: Seli ya neva hufunguaje na kufungaje njia zake?

Inaacha nje: Njia halisi hufungua na kufunga kwa milisekunde, kwa muda mrefu zaidi kuliko uigaji mwingi unavyofikia.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban kundi la GPU linaloiga safu mbili za lipidi na njia zakeTangu: 1982 Mienendo ya utando wa lipidi ya van der Ploeg na Berendsen

Chembe nzima za virusi

Kila atomu ya ganda la virusi, wakati mwingine milioni mia moja, ikiigwa kwa wakati mmoja.

Swali linalojibiwa: Virusi hushikamana vipi, na hutengana vipi ndani ya seli?

Inaacha nje: Miendo inashughulikia nanosekunde hadi mikrosekunde, mbali sana na mzunguko halisi wa maambukizi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁷ FLOPS takriban kompyuta kuu ya taifa inayoiga ganda la atomu milioni mia mojaTangu: 2006 Uigaji wa Freddolino na Schulten wa virusi vya setilaiti vya mosaic ya tumbaku

Kujikunja na muundo wa RNA

Uzi wa RNA kama mnyororo wa besi zinazojioanisha zenyewe, zikikunjika kuwa umbo mahususi la pande tatu badala ya heliksi ya jozi iliyonyooka ya DNA.

Swali linalojibiwa: Uzi wa RNA hutulia vipi katika umbo linaloiwezesha kutenda kama kichocheo au swichi ya udhibiti?

Inaacha nje: Miundo iliyotabiriwa mara nyingi inahitaji marekebisho ya kimajaribio, na kazi haitokani moja kwa moja na umbo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachoendesha programu ya kukunjika kwa nishati huruTangu: 1981 Algoriti ya Zuker na Stiegler ya kukunja RNA kwa nishati huru ya chini kabisa

Uchocheaji wa vimeng'enya

Eneo amilifu la kimeng'enya, kitendanishi chake (substrate) na protini inayolizunguka, vilivyoigwa kwa mekanika ya kwanta pale vifungo vinapovunjika na mekanika ya kawaida kila mahali pengine.

Swali linalojibiwa: Kimeng'enya hiki huharakishaje mmenyuko mara bilioni?

Inaacha nje: Sehemu ndogo tu ya protini ndiyo hushughulikiwa kwa kiquantum kwa gharama kubwa, na mahali pa kuchora mstari huo ni chaguo la uundaji modeli.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁵ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha hesabu za kwantamu na za kawaida zilizounganishwaTangu: 1976 Kielelezo cha Warshel na Levitt cha pamoja cha kwanta na cha kawaida cha mmenyuko wa kimeng'enya

Modeli za DNA na RNA za chembe-kubwa

Kila nyukleotidi ni mwili mgumu wenye sehemu chache za mwingiliano, ukiruhusu uigaji wa kukunjika, kuchanganya na miundo ya nano.

Swali linalojibiwa: Nyuzi hupatanaje, hujikunja na kujikusanya vipi kuwa miundo iliyobuniwa?

Inaacha nje: Maelezo ya atomiki na ayoni hubadilishwa na mwingiliano wa kiwakilishi (effective).

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban Mamilioni ya nyukleotidi kwenye GPUTangu: 2011 oxDNA, a coarse-grained DNA model (2011) chanzo

Utabiri wa muundo wa protini uliojifunza

Mtandao wa neva uliofunzwa kwa miundo inayojulikana na data za mageuzi hutabiri umbo lililokunjika la protini kutoka mfuatano wake.

Swali linalojibiwa: Mnyororo huu wa amino asidi hujikunja kuwa umbo gani la vipimo vitatu?

Inaacha nje: Hutoa muundo tuli, si njia ya kujikunja au mienendo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁸ FLOPS takriban Mafunzo kwa kiwango kikubwa; dakika kwa kila utabiriTangu: 2018 Improved protein structure prediction using potentials from deep learning (2020, CASP13 entry 2018) chanzo

Mikusanyiko ya protini ya kuzalisha

Modeli ya kuzalisha iliyofunzwa kwa miundo na uigaji hutoa mikunjo mingi ya protini badala ya umbo moja.

Swali linalojibiwa: Maumbo mbadala gani protini inaweza kuchukua?

Inaacha nje: Idadi ya hali ni nzuri tu kama uigaji wa mafunzo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban Mafunzo pamoja na uchukuaji sampuli nafuuTangu: 2024 AlphaFold meets flow matching for generating protein ensembles (2024) chanzo

Dainamiki ya molekuli inayokokotolewa na wajitolea

Maelfu ya njia fupi huru za molekuli moja huendeshwa kwenye kompyuta za nyumbani zilizotolewa na kuunganishwa kuona matukio ya kujikunja.

Swali linalojibiwa: Je, uendeshaji mwingi mfupi pamoja unaweza kufichua mchakato wa polepole wa molekuli?

Inaacha nje: Njia ni fupi na huru, hivyo takwimu lazima zishonwe pamoja.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁷ FLOPS takriban Mkusanyiko wa mashine za watu wa kujitoleaTangu: 2000 Screen savers of the world unite! (2000), the distributed folding project chanzo

Biokemia ya nasibu

Miitikio ndani ya seli ikiwashwa moja moja kwa nasibu, kwa sababu molekuli ni chache mno kupata wastani.

Swali linalojibiwa: Kwa nini seli zinazofanana kijenetiki hutenda tofauti?

Inaacha nje: Kwa kawaida hudhani ndani ya seli kumechanganyika vizuri, jambo ambalo mara nyingi si kweli.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachoendesha uigaji wa athari nasibu za kemikaliTangu: 1977 Algoriti kamili ya uigaji nasibu ya Gillespie kwa kinetiki ya kemikali

Mitandao ya udhibiti wa jeni

Jeni zikiwashana na kuzimana, kama mtandao wa mwingiliano.

Swali linalojibiwa: Seli huamuaje itakuwa seli ya aina gani?

Inaacha nje: Mitandao mingi halisi ya udhibiti inajulikana kwa sehemu tu, kwa hiyo viungo mara nyingi hukadiriwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachoiga mienendo ya mtandao wa jeniTangu: 1969 Mitandao ya Boolean ya nasibu ya Kauffman ya udhibiti wa jeni

Mitandao ya kimetaboliki

Kila athari ya kemikali ambayo seli hutumia kugeuza chakula kuwa nishati na sehemu, ikisawazishwa kama mtandao wa mtiririko.

Swali linalojibiwa: Jeni gani tuzime ili vijidudu hivi vizalishe zaidi kiwanja chenye manufaa?

Inaacha nje: Hudhani hali tulivu na lengo bora ambalo seli halisi inaweza kutolifuata.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotatua modeli ya usawa wa mtiririko wa ukubwa wa jenomuTangu: 1986 uchambuzi wa awali wa usawa wa mtiririko wa mtandao wa kimetaboliki wa seli

Modeli za seli nzima

Kila jeni na kila aina ya molekuli katika bakteria mmoja, ikifuatiliwa kupitia mzunguko mmoja kamili wa mgawanyiko.

Swali linalojibiwa: Je, tunaweza kutabiri seli hai kutoka orodha ya sehemu zake?

Inaacha nje: Bakteria mmoja tu rahisi ndiye ameigwa kikamilifu hivi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha mzunguko mmoja wa mgawanyiko wa bakteriaTangu: 2012 Modeli ya seli nzima ya Karr na wenzake ya Mycoplasma genitalium

Uundaji wa mifumo

Kemikali zinazosambaa na kuathiriana katika tishu inayokua, utaratibu aliopendekeza Alan Turing kwa mistari na madoa.

Swali linalojibiwa: Mifumo ya mwitikio-usambaaji inaelezaje mifumo ya ngozi za wanyama na uundaji wa vidole kwenye kiungo?

Inaacha nje: Tishu halisi hutumia nguvu za kimakanika na ishara nyingi zaidi kuliko modeli ya kemikali mbili.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotatua milinganyo ya athari na usambaaji kwenye gridiTangu: 1952 Hesabu za Turing za mmenyuko-usambaaji kwa The Chemical Basis of MorphogenesisKatika mti wa uigaji: Mwitikio-usambaaji wa Turing

Endesha modeli shirikishi

Ukuaji wa tishu na uvimbe

Seli moja moja zikigawanyika, zikisogea, zikishindania oksijeni na kufa.

Swali linalojibiwa: Uvimbe hukuaje, na ratiba ya matibabu inaweza kuuzuiaje?

Inaacha nje: Viwango vya mgawanyiko na kifo ndani ya uvimbe halisi ni vigumu kupima moja kwa moja.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linalofuatilia maelfu ya seli zinazogawanyika moja mojaTangu: 1993 modeli za awali za otomatani ya seli za ukuaji wa uvimbe mgumu

Modeli za mwitikio wa mtikisiko wa seli

Modeli iliyofunzwa kwa data za seli moja hutabiri jinsi usemi wa jeni wa seli unavyobadilika baada ya dawa au uhariri wa jeni ambao haukupimwa.

Swali linalojibiwa: Seli itafanya nini baada ya uingiliaji ambao hakuna aliyewahi kuujaribu?

Inaacha nje: Inategemea uhusiano wa kitakwimu; haitabiri vizuri kwa aina za seli au dawa zilizo mbali na data za mafunzo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban Seti kubwa za mafunzo za seli mojaTangu: 2019 scGen predicts single-cell perturbation responses (2019) chanzo

Vielelezo vya mawakala vya mageuzi ya uvimbe

Seli za saratani moja moja kwenye gridi hugawanyika, hubadilika na kushindana katika mazingira madogo yanayobadilika ya oksijeni na asidi.

Swali linalojibiwa: Umbo la uvimbe na tabia kali hujitokezaje kutokana na shinikizo la uteuzi?

Inaacha nje: Kanuni zimerahisishwa, na ugavi wa damu na seli za kinga mara nyingi hazipo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban Mamilioni ya seli kwenye nodi mojaTangu: 2006 Tumor morphology and phenotypic evolution driven by selective pressure from the microenvironment (2006) chanzo

Modeli za kimetaboliki za jamii za vijidudu

Mitandao ya kimetaboliki ya ukubwa wa jenomu ya spishi kadhaa huunganishwa ili taka za mmoja ziwe chakula cha mwingine.

Swali linalojibiwa: Vijidudu vya utumbo au udongo hushirikiana vipi virutubisho na kuwa thabiti pamoja?

Inaacha nje: Hudhani hali tulivu na ukuaji bora, ikipuuza udhibiti na nafasi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban Upangaji wa mstari katika spishi nyingiTangu: 2007 Metabolic modeling of a mutualistic microbial community (2007) chanzo

Ukuaji wa uvimbe na mwitikio wa tiba

Uvimbe imara unaochukuliwa kama kundi la seli linalolishwa na oksijeni na virutubisho vinavyosambaa, lenye ukingo wa seli zinazozaliana na kiini cha nekrosisi kilichonyimwa chakula, kisha hupigwa mionzi au kupewa dawa.

Swali linalojibiwa: Uvimbe hukua kwa kasi gani, na kipimo fulani hupunguza kiasi gani?

Inaacha nje: Uvimbe halisi hutofautiana kati ya wagonjwa na ndani yake. Modeli hutumia vigezo vya wastani na umbo lililorahisishwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban modeli ya athari na usambaaji ya pande tatu yenye ratiba za matibabu kwa wiki za muda ulioigwa.Tangu: 1972 Greenspan, modeli za ukuaji wa uvimbe mgumu kwa usambaaji. chanzo

Mageuzi ya mazingira madogo ya uvimbe

Seli za saratani moja moja kwenye gridi hushindania oksijeni na nafasi huku gredienti za asidi zikichagua fenotipu mpya, hivyo uvimbe hubadilika unavyokua.

Swali linalojibiwa: Je, tishu inayozunguka inasukuma uvimbe kuelekea seli zinazovamia zaidi?

Inaacha nje: Kanuni za seli zimerahisishwa na vigezo ni vigumu kupima katika uvimbe hai.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban miendo mchanganyiko ya wakala-kontinuamu kwa miezi iliyoigwa kwenye kituo cha kazi au kundi dogo la kompyuta.Tangu: 2006 Anderson and colleagues, hybrid discrete-continuum model of microenvironment-driven phenotypic evolution. chanzo

Ukuaji wa mishipa ya damu unaosababishwa na uvimbe

Seli za endothelia huchipua na kuhama kufuata gredienti ya kemikali inayotolewa na uvimbe, zikiunda mtandao wenye matawi wa mishipa unaoulisha.

Swali linalojibiwa: Uvimbe hupataje ugavi wa damu, na nini hutokea ishara ikizuiwa?

Inaacha nje: Mtiririko wa mishipa, kujirekebisha na kemia halisi ya kuashiria vimerahisishwa sana.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban uendeshaji wa kuchipua wa vipimo viwili au vitatu kwenye kompyuta ya kazi.Tangu: 1998 Anderson and Chaplain, continuous and discrete models of tumour-induced angiogenesis. chanzo

Mienendo ya mwitikio na usugu wa dawa za saratani

Idadi ya seli za saratani za kawaida, nyeti na sugu hubadilika chini ya matibabu ya dawa, kwa hiyo mgonjwa huimarika kwanza kisha anaweza kurudiwa na ugonjwa.

Swali linalojibiwa: Dawa itadhibiti ugonjwa kwa muda gani kabla usugu haujatokea?

Inaacha nje: Ni sehemu zinazoweza kupimwa tu ndizo huigwa, na tabia ya seli shina hukadiriwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁸ FLOPS takriban milinganyo ya kawaida ya kidiferensiali iliyorekebishwa kwa vipimo vya damu vya mgonjwa.Tangu: 2005 Michor na wenzake, mienendo ya lukemia sugu ya myeloidi. chanzo

Mienendo ya uzalishaji wa seli za damu

Seli shina, seli za awali na seli kamili za damu huunganishwa kwa mrejesho wenye ucheleweshaji, na kutoa hesabu thabiti au mizunguko ya kupanda na kushuka pale udhibiti unaposhindwa.

Swali linalojibiwa: Kwa nini baadhi ya matatizo ya damu hujirudia kwa mzunguko, na nini hurejesha uzalishaji wa kawaida?

Inaacha nje: Uboho halisi una muundo wa anga na aina nyingi za seli zilizokusanywa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁶ FLOPS takriban milinganyo diferensiali yenye ucheleweshaji kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1978 Mackey, dhana moja ya anemia ya aplastiki na utengenezaji wa damu wa kipindi. chanzo

Ukuaji wa koloni la bakteria na biofilamu

Kila seli ya bakteria huigwa kama kiumbe kinachojitegemea chenye ukubwa, ukuaji na nafasi yake, kikila virutubisho vinavyosambaa ndani ya koloni au biofilamu.

Swali linalojibiwa: Makoloni hupataje umbo lake na seli za ndani huishije?

Inaacha nje: Tabia ya seli imerahisishwa na kemia ya matriksi halisi ya biofilamu haijanaswa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban ukuaji wa mamilioni ya seli moja moja kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 1998 Kreft, Booth na Wimpenny, BacSim, kiigaji cha uundaji modeli unaozingatia mtu mmoja mmoja wa ukuaji wa koloni la bakteria. chanzo

Moyo

Mawimbi ya umeme katika misuli ya moyo, na kubana pamoja na mtiririko wa damu ambavyo mawimbi hayo huchochea.

Swali linalojibiwa: Je, dawa hii au kifaa hiki kitafanya mapigo ya moyo yasiyo ya kawaida kuwa mabaya zaidi?

Inaacha nje: Tofauti kati ya mioyo halisi bado ni vigumu kunaswa katika modeli moja.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha mpigo mmoja wa umekanika wa moyo mzimaTangu: 1960 Modeli ya kompyuta ya Noble ya uwezo wa kitendo wa seli moja ya nyuzi ya Purkinje; modeli za moyo mzima zilikuja baadaye chanzoKatika mti wa uigaji: Modeli ya seli ya moyo

Mtiririko wa damu

Damu inayosogea kupitia ateri, vena na vifaa kama stenti na vali.

Swali linalojibiwa: Mshipa huu una uwezekano wa kudhoofika au kuziba wapi?

Inaacha nje: Kuta za mishipa mara nyingi huchukuliwa kuwa ngumu, jambo linalokosa unyumbufu halisi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁵ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha uigaji wa mtiririko wa ateri wa mgonjwa mahususiTangu: 1989 Modeli ya vipengele vyenye kikomo ya Perktold na wenzake ya mtiririko wa ateri ya shingo

Kupumua na njia za hewa

Hewa inayopita kwenye njia za hewa zenye matawi na chembe zinazobebwa ndani yake.

Swali linalojibiwa: Dawa zinazovutwa, au uchafuzi, huishia wapi?

Inaacha nje: Modeli nyingi hutumia mti mmoja wa kimawazo wa njia ya hewa badala ya wa mtu mahususi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloiga mtiririko wa hewa kupitia mti wenye matawi wa njia za hewaTangu: 1993 modeli za awali za mienendo ya giligili ya mtiririko wa hewa katika mti wa bronchi

Biomekaniki ya misuli na mifupa

Mifupa, viungo na misuli kama mfumo wa kimakanika uliounganishwa, ukitembea, ukinyanyua na ukianguka.

Swali linalojibiwa: Misuli ipi hubeba mkazo, na kipandikizi hiki kipewe umbo gani?

Inaacha nje: Nguvu ndani ya kiungo halisi hukadiriwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja, hazipimwi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotatua modeli ya misuli na mifupa ya mwendo mmojaTangu: 1990 Modeli za kompyuta za Delp na wenzake za mwendo wa misuli na mifupa

Mwitikio wa kinga

Seli za kinga na vimelea vikikutana, vikizaana na kutuma ishara ndani ya mwili.

Swali linalojibiwa: Kwa nini baadhi ya maambukizi huisha na mengine kuwa sugu?

Inaacha nje: Uashiriaji halisi wa kinga ni tata zaidi kuliko modeli yoyote inavyofuatilia kikamilifu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha uigaji wa kinga unaotegemea mawakalaTangu: 1992 Modeli ya otomatani ya seli ya Celada na Seiden ya mwitikio wa kinga

Kifamakokinetiki

Dawa inayofyonzwa, kusambaa kupitia vyumba vya mwili, kuvunjwa na kuondolewa.

Swali linalojibiwa: Dozi gani, mara ngapi, kwa mtu wa umri na uzito huu?

Inaacha nje: Modeli ya wastani wa idadi ya watu inaweza kukosa jinsi mgonjwa mmoja mahususi anavyoshughulikia dawa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁰ FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotatua modeli ya dawa ya vyumbaTangu: 1937 Kielelezo cha Teorell cha vyumba viwili cha usambazaji wa dawa

Majaribio ya kitabibu ndani ya kompyuta

Idadi ya wagonjwa pepe wenye tofauti halisi, wanaopewa matibabu kabla au sambamba na jaribio halisi.

Swali linalojibiwa: Matibabu haya yana uwezekano wa kumsaidia nani, na nani yanaweza kumdhuru?

Inaacha nje: Wadhibiti bado wanahitaji majaribio halisi sambamba. Wagonjwa pepe hawawezi kuchukua nafasi yake kikamilifu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha maelfu ya wagonjwa pepeTangu: 2011 kufikia 2011, majaribio ya awali ya kwenye kompyuta yaliyowasilishwa pamoja na ushahidi wa kifaa

Pacha za kidijitali za moyo

Modeli za moyo zilizorekebishwa kwa picha na ishara za mgonjwa mmoja, na kutumika kutabiri jinsi moyo huo utakavyoitikia tiba.

Swali linalojibiwa: Moyo wa mgonjwa huyu utaitikiaje matibabu fulani?

Inaacha nje: Ubora wa ulinganifu hutegemea data za upigaji picha, na sifa za tishu hukisiwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁵ FLOPS takriban Miendo ya kielektromekaniki ya kibinafsi pamoja na kurekebishaTangu: 2020 The 'Digital Twin' to enable the vision of precision cardiology (2020) chanzo

Modeli za utabiri za neva za maeneo ya ubongo ya hisia

Mtandao wa neva uliofunzwa kwa majibu yaliyorekodiwa huwa mbadala wa eneo la ubongo, ukiwaruhusu watafiti kujaribu vichocheo kwa kompyuta vinavyosisimua niuroni zaidi.

Swali linalojibiwa: Kichocheo gani huendesha niuroni fulani kwa nguvu zaidi?

Inaacha nje: Utabiri unahitaji uthibitishaji kwenye tishu halisi na unahusu wanyama waliojaribiwa tu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban Mafunzo kwa rekodi, kisha majaribio pepe yasiyo na kikomoTangu: 2019 Inception loops discover what excites neurons most using deep predictive models (2019) chanzo

Modeli za uga za kusisimua ubongo

Modeli za kichwa za vipengele vyenye kikomo hufuatilia jinsi mkondo kutoka elektrodi au koili unavyoenea kupitia ngozi ya kichwa, fuvu na tishu ya ubongo.

Swali linalojibiwa: Uga wa umeme kutoka kichocheo hutua wapi kwenye ubongo?

Inaacha nje: Upitishaji wa tishu hauna uhakika, na mwitikio wa neva haujaigwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban Utatuzi wa vipengele vyenye kikomo kwenye wavu wa vichwa vya watu binafsiTangu: 2009 Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation (2009) chanzo

Vielelezo vya mfiduo wa dawa vya idadi pepe ya watu

Vielelezo vya usafirishaji wa dawa mwili mzima vinavyoendeshwa kwa idadi bandia ya watu wanaotofautiana kwa umri, jeni na utendaji wa viungo.

Swali linalojibiwa: Viwango vya dawa vitatofautiana kiasi gani kwa watoto, wazee na wagonjwa wenye ugonjwa wa viungo?

Inaacha nje: Inategemea data zilizopimwa za vimeng'enya na visafirishaji.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban Maelfu ya watu pepe kwenye kompyuta ya kaziTangu: 2009 The Simcyp population-based ADME simulator (2009) chanzo

Modeli za jamii za vijidudu vya utumbo

Makumi ya spishi za bakteria kwenye utumbo huingiliana kupitia ushindani na kulishana, huku wingi wao ukifuatiliwa kwa muda chini ya usumbufu wa lishe au viuavijasumu.

Swali linalojibiwa: Spishi zipi hubaki thabiti utumboni, na usumbufu upi unaweza kupindua jamii?

Inaacha nje: Nguvu za mwingiliano hukadiriwa kutoka data zenye kelele na huenda zisihimili nje ya hali zilizochukuliwa sampuli.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁰ FLOPS takriban ukadiriaji wa vigezo vya Lotka-Volterra ya jumla na uigaji wa jamii ya kimetaboliki kwenye kituo cha kazi.Tangu: 2013 Stein na wenzake, ecological modelling from time-series inference of intestinal microbiota. chanzo

Kupanga upasuaji kwa vielelezo vya mgonjwa mahususi

Skani hugeuzwa kuwa modeli ya anatomia ya mtu binafsi, chaguo la upasuaji hutumika kwa njia pepe, na mtiririko au msongo hukokotolewa kulinganisha matokeo kabla ya kufanya upasuaji.

Swali linalojibiwa: Chaguo gani la upasuaji humpa mgonjwa huyu matokeo bora zaidi?

Inaacha nje: Sifa za tishu hudhaniwa kutoka wastani na uponyaji baada ya upasuaji haujaigwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban utatuzi mmoja wa mtiririko au mkazo kwa kila mpango mteule, saa kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 1999 Taylor na wenzake, predictive medicine using computational techniques for therapeutic decision-making. chanzo

Mwingiliano wa kiowevu na muundo wa vali ya moyo

Kipande kinachopindika cha vali na damu inayotiririka kukizunguka vinakokotolewa pamoja, kipande kikisukumwa wazi na kugongwa kufungwa na mtiririko ambao chenyewe kinaudhibiti.

Swali linalojibiwa: Vali hufunguka na kufungwa vipi, na vali mbadala hubadilishaje mtiririko?

Inaacha nje: Sifa za nyenzo za jani la vali na mwendo wa misuli inayoizunguka vimerahisishwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁵ FLOPS takriban miendo ya viowevu yenye mpaka unaosogea kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 1972 Peskin, mifumo ya mtiririko kuzunguka vali za moyo, akianzisha mbinu ya mpaka uliozamishwa. chanzo

Kujirekebisha kwa mfupa na kuumbwa upya kwa kipandikizi

Modeli za vipengele vyenye kikomo za mfupa ambamo tishu huongezwa palipo na msongo mkubwa na kuondolewa palipo mdogo, kwa miezi na miaka.

Swali linalojibiwa: Mfupa utabadilikaje kuzunguka kipandikizi kadiri muda unavyopita?

Inaacha nje: Kanuni ya kujirekebisha ni sheria ya kifenomenolojia na hutofautiana kati ya wagonjwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban utatuzi unaojirudia wa vipengele vyenye kikomo kwenye kituo cha kazi.Tangu: 1987 Huiskes na wenzake, nadharia ya kujenga upya mfupa kwa kujirekebisha iliyotumika katika usanifu wa viungo bandia. chanzo

Modeli za misuli na mifupa kwa upasuaji

Mifupa, viungo na viendeshi vya misuli-na-kano vya mguu au mkono huigwa ili badiliko la upasuaji, kama uhamishaji wa kano, lijaribiwe kwa athari yake kwa mwendo.

Swali linalojibiwa: Je, kuhamisha kano hii kutaboresha jinsi mgonjwa anavyotembea?

Inaacha nje: Uamilisho wa misuli hukadiriwa, haupimwi, na udhibiti wa neva hauigwi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban mienendo kinyume na uboreshaji wa misuli kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1990 Delp and colleagues, an interactive graphics-based model of the lower extremity to study orthopaedic surgery. chanzo

Ukokotoaji wa kipimo cha tiba ya mionzi

Fotoni au protoni hufuatwa kupitia skani ya mgonjwa kwa usafirishaji wa Monte Carlo kukokotoa kipimo cha mionzi kinachotolewa kwa uvimbe na tishu zenye afya.

Swali linalojibiwa: Je, boriti iliyopangwa hutoa kipimo kwa uvimbe huku ikiepusha viungo vilivyo karibu?

Inaacha nje: Skani ni picha ya papo hapo, hivyo mwendo wa mgonjwa na mabadiliko ya anatomia wakati wa matibabu hukadiriwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban mamilioni hadi mabilioni ya historia kwa kila mpango kwenye kundi la kompyuta au GPU.Tangu: 1988 Mackie na wenzake, kerneli za uwekaji wa nishati ya fotoni zilizozalishwa kwa msimbo wa EGS Monte Carlo. chanzo

Maumbo ya anatomia pepe kwa upigaji picha

Miili ya binadamu ya kidijitali yenye viungo vya kina na mwendo wa kupiga au kupumua, inayotumika kama kiolezo cha skani zilizoigwa ili mbinu za picha zijaribiwe dhidi ya ukweli unaojulikana.

Swali linalojibiwa: Je, skana hii na algoriti vinaweza kurejesha hitilafu inayojulikana?

Inaacha nje: Kielelezo cha mwili ni modeli ya umbo iliyosawazishwa kwa watu wachache na haionyeshi upana kamili wa anatomia.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban uigaji wa ufuatiliaji wa miale au usafirishaji kwa kila skani kwenye kituo cha kazi.Tangu: 2010 Segars na wenzake, mwili bandia wa 4D XCAT kwa utafiti wa upigaji picha wa njia nyingi. chanzo

Uigaji wa picha ya mwangwi wa sumaku

Fizikia ya spini za nyuklia katika uga sumaku huigwa kupitia mfuatano wa mipigo ili kuzalisha skani bandia za mwili pepe.

Swali linalojibiwa: Picha gani mfuatano huu ungetoa kwa tishu hii?

Inaacha nje: Thamani za kupumzika kwa tishu ni wastani na mwendo na kasoro za vifaa huigwa kwa sehemu tu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban Uigaji wa mlinganyo wa Bloch wa ujazo mzima kwenye GPU.Tangu: 2005 Benoit-Cattin and colleagues, the SIMRI interactive MRI simulator. chanzo

Uigaji wa kupona kwa kuvunjika

Mkazo wa kimakanika katika pengo la kupona la mfupa uliovunjika huamua kama tishu itaundwa kama gegedu, mfupa mpya au kovu la nyuzi.

Swali linalojibiwa: Je, kuunganisha huku kwa mfupa uliovunjika kutaruhusu mfupa kupona?

Inaacha nje: Kanuni ya utofautishaji wa tishu ni ya kimajaribio na usambazaji wa damu umerahisishwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁰ FLOPS takriban utatuzi wa vipengele vyenye kikomo kwa wiki zilizoigwa kwenye kituo cha kazi.Tangu: 1999 Claes and Heigele, local stress and strain along bony surfaces predicting the course and type of fracture healing. chanzo

Dainamiki za virusi ndani ya mwenyeji

Virusi huru, seli zilizoambukizwa na seli lengwa ndani ya mgonjwa mmoja hufuatiliwa, na mabadiliko yao baada ya kuanza matibabu hufichua kasi ambayo virusi hutengenezwa na kuondolewa.

Swali linalojibiwa: Virusi hujizalisha kwa kasi gani ndani ya mtu, na matibabu hubadilisha nini?

Inaacha nje: Muundo wa tishu na maeneo ya maambukizi mengine isipokuwa damu haviwakilishwi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁷ FLOPS takriban milinganyo michache ya kidiferensiali iliyounganishwa, vigezo vyake vikikadiriwa kutoka kwa mfululizo wa wakati wa data ya mgonjwa.Tangu: 1996 Perelson na wenzake, mienendo ya HIV-1 mwilini. chanzo

Akiba ya mtiririko wa damu kwenye mishipa ya moyo kutoka skani

Mtiririko wa damu kupitia mishipa ya moyo hukokotolewa kutoka skani ya moyo kukadiria kama kubana kunazuia mtiririko vya kutosha kuhitaji stenti.

Swali linalojibiwa: Je, kubana huku kunatosha kuuacha msuli wa moyo bila damu?

Inaacha nje: Masharti ya mpaka kwenye mishipa midogo hukadiriwa kutoka kwa mgonjwa badala ya kupimwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban utatuzi mmoja wa mtiririko mahususi kwa mgonjwa kwa kila skani kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 2013 Taylor na wenzake, CFD applied to cardiac CT for noninvasive quantification of fractional flow reserve. chanzo

Mekanika ya koklea

Mawimbi ya sauti katika kiowevu cha sikio la ndani huunganishwa na utando unaotetemeka ndani ya koklea, na kuzalisha wimbi linalosafiri linalopanga sauti kwa kiwango cha mlio.

Swali linalojibiwa: Sikio hugeuzaje sauti kuwa ishara iliyosimbwa kwa mahali?

Inaacha nje: Ukuzaji amilifu wa seli za nywele unawakilishwa kwa mrejesho uliokadiriwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁰ FLOPS takriban utatuzi wa tofauti zenye kikomo wa giligili ya koklea kwenye kituo cha kazi.Tangu: 1981 Neely, suluhisho la tofauti zenye kikomo la modeli ya pande mbili ya koklea. chanzo

Fiziolojia jumuishi ya mwili mzima

Shinikizo la damu, figo, usawa wa maji na homoni vimeunganishwa katika modeli moja ya mzunguko na udhibiti wake.

Swali linalojibiwa: Mwili hudhibitije shinikizo la damu, na nini hutokea kiungo kimoja kikishindwa?

Inaacha nje: Kila kiungo ni chumba kilichokusanywa na undani wa seli haupo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁶ FLOPS takriban mamia ya milinganyo ya kidiferensiali kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1972 Guyton, Coleman na Granger, mzunguko wa damu: udhibiti wa jumla. chanzo

Uhamishaji wa joto la kibaiolojia na tiba ya joto (hyperthermia)

Upitishaji joto kwenye tishu ambapo mtiririko wa damu hubeba joto, hutumika kutabiri joto wakati wa homa, mkazo wa joto au matibabu ya saratani kwa joto.

Swali linalojibiwa: Tishu huwa moto kiasi gani na joto huingia kwa kina gani?

Inaacha nje: Mtiririko wa damu kwenye tishu (perfusion) unachukuliwa kama kinyonya joto sare.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban utatuzi wa joto wa vipengele vyenye kikomo kwenye kituo cha kazi.Tangu: 1948 Pennes, uchambuzi wa joto la tishu na la damu ya ateri katika mkono wa mbele unaopumzika wa binadamu. chanzo

Modeli za usafirishaji wa nefroni ya figo

Maji, chumvi na urea zikisogea kupitia vitanzi na mirija ya figo, zikitatuliwa kama mtiririko uliounganika ili kuonyesha jinsi mkojo unavyoongezeka mkusanyiko.

Swali linalojibiwa: Mpangilio wa mikondo kinyume wa mirija huiwezeshaje figo kukoleza mkojo?

Inaacha nje: Sifa za mirija ya figo na mpangilio wa vipimo vitatu vimepimwa kwa spishi chache, hivyo vigezo hukadiriwa kutoka wanyama.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban dakika hadi saa kwenye kituo cha kazi.Tangu: 1966 Uchambuzi wa Stephenson wa mkusanyiko katika mifumo ya mtiririko-kinyume ya figo. chanzo

Vielelezo vya nyuzi za sauti na utoaji wa sauti

Nyuzi za sauti kama misa kwenye chemchemi zinazoendeshwa na hewa kutoka mapafuni, zikiunganishwa na umbo la koo na mdomo, ili kuzalisha sauti ya mlio.

Swali linalojibiwa: Ni mipangilio gani ya kimwili ya mikunjo hufanya sauti iwe safi, ya pumzi au ya ukali?

Inaacha nje: Mikunjo imepunguzwa hadi misa chache, hivyo tabaka za tishu na mtiririko kamili wa hewa wa vipimo vitatu havinaswi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁸ FLOPS takriban sekunde hadi dakika kwa kila sentensi ya sauti inayotamkwa.Tangu: 1972 Modeli ya Ishizaka na Flanagan ya misa mbili ya nyuzi za sauti kwa kusanisi sauti zinazotamkwa. chanzo

Modeli za saa ya mwili

Viosileta vilivyounganishwa vinavyosimama kwa saa ya mwili huitikia mwanga na wakati wa mapumziko, vikitabiri jinsi usingizi na umakini vinavyobadilika na mabadiliko ya ratiba au kusafiri.

Swali linalojibiwa: Saa ya mwili huchukua muda gani kujirekebisha baada ya safari ya ndege au mabadiliko ya zamu?

Inaacha nje: Viosileta vichache huwakilisha mtandao mzima wa niuroni, na watu hutofautiana sana katika kipindi cha saa na unyeti wa mwanga.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁵ FLOPS takriban sekunde kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1982 Kronauer na wenzake, modeli ya kihisabati ya mfumo wa saa ya mwili wa binadamu yenye viosileta viwili vinavyoingiliana. chanzo

Modeli za mlipuko wa ugonjwa za vyumba

Idadi ya watu iliyogawanywa katika wanaoweza kuambukizwa, walioambukizwa na waliopona, na viwango vinavyotiririka kati yao.

Swali linalojibiwa: Mlipuko huu wa ugonjwa utakua mkubwa kiasi gani, na lini utafikia kilele?

Inaacha nje: Hudhani mchanganyiko sawa, kila mtu akikutana na kila mwingine kwa kasi ile ile, ambayo mifumo halisi ya mawasiliano haikidhi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban kompyuta mpakato inayotatua milinganyo michache iliyounganishwa ya mlipuko wa magonjwaTangu: 1927 Milinganyo ya Kermack na McKendrick ya mlipuko uliofungwa

Endesha modeli shirikishi

Milipuko ya magonjwa inayotegemea mawakala

Idadi ya watu bandia ya jiji au nchi nzima, kila mtu akiwa na kaya, shule au mahali pa kazi, na mawasiliano ambamo ugonjwa huenea.

Swali linalojibiwa: Hatua gani hupunguza kasi ya kuenea zaidi, kwa gharama ndogo zaidi?

Inaacha nje: Inahitaji data za kina za kaya, shule na mahali pa kazi ambazo nchi nyingi hazina.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁶ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloiga idadi bandia ya watu wa ukubwa wa nchiTangu: 2005 Modeli zenye mawakala za janga la mafua za Longini, Ferguson na wenzake

Endesha modeli shirikishi

Mageuko ya vimelea vya magonjwa

Mabadiliko ya jeni yakitokea na kusambaa katika virusi au bakteria vinapopita kati ya wenyeji.

Swali linalojibiwa: Usugu dhidi ya dawa hii ungeweza kubadilika kwa kasi gani?

Inaacha nje: Mandhari halisi ya mabadiliko ya jeni na ufaafu ni tata zaidi kuliko loci chache za jeni.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachoiga mageuzi ya usugu wa dawaTangu: 1990 modeli za awali nasibu za mageuzi ya usugu wa dawa katika VVU

Mzigo wa magonjwa na uundaji wa modeli za uchumi wa afya

Ugonjwa na matibabu yake yakifuatiliwa kama uwezekano wa kuugua, ulemavu, gharama na kifo, hutumika kulinganisha hatua zipi za afya zinafanya mema zaidi kwa kila pauni inayotumika.

Swali linalojibiwa: Matibabu au mpango gani hutoa miaka mingi zaidi ya maisha yenye afya kwa pesa zilizotumika?

Inaacha nje: Kuweka namba kwa mwaka wa maisha au mateso ni hukumu ya thamani inayowasilishwa kama hesabu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachoendesha modeli ya gharama na ufanisi ya kundi la watuTangu: 1993 utafiti wa kimataifa wa mzigo wa magonjwa wa Benki ya Dunia kwa miaka ya maisha iliyorekebishwa kwa ulemavu

Epidemiolojia ya jenomu ya milipuko

Jenomu za vimelea zilizochukuliwa sampuli wakati wa mlipuko, hutumika kujenga mti wa familia wa maambukizi na kukadiria nani alimwambukiza nani na unakua kwa kasi gani.

Swali linalojibiwa: Mlipuko huu wa ugonjwa unaenea vipi kwa kweli, zaidi ya kile ambacho ufuatiliaji wa mawasiliano peke yake unaweza kuona?

Inaacha nje: Visa vinavyopangiliwa mfuatano tu ndivyo vinavyojitokeza kwenye mti, kwa hiyo sampuli ndogo au yenye upendeleo inaweza kupotosha.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linalojenga miti kutoka maelfu ya jenomuTangu: 2013 ufuatiliaji wa jenomu wa wakati halisi wa mlipuko wa Ebola Afrika Magharibi

Tathmini ya hatari ya mfiduo wa mazingira na kemikali

Jinsi mfiduo wa idadi ya watu kwa kichafuzi, uchafu wa chakula au kipimo cha mionzi unavyogeuka kuwa uwezekano wa madhara, ukiendeshwa katika wigo wote wa kutokuwa na uhakika katika data.

Swali linalojibiwa: Kiasi gani cha kemikali hii ni salama kwa idadi nzima ya watu kukumbana nacho?

Inaacha nje: Kukadiria kutoka dozi kubwa za majaribio kwa wanyama hadi dozi ndogo kwa watu ni uamuzi wa kihukumu wenye utata unaoendelea.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachoendesha modeli ya Monte Carlo ya kipimo na athariTangu: 1983 mfumo wa Baraza la Taifa la Utafiti la Marekani (US National Research Council) wa kutathmini hatari za kemikali

Modeli za milipuko kupitia mitandao ya uhamaji

Kuenea kwa ugonjwa kunakoigwa katika mtandao wa dunia nzima wa miji iliyounganishwa na data za usafiri wa kila siku na wa anga.

Swali linalojibiwa: Mlipuko wa ugonjwa utafikia kwa kasi gani maeneo na nchi nyingine?

Inaacha nje: Mchanganyiko ndani ya kila jiji umerahisishwa, na mabadiliko ya tabia hayaigwi.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban Uendeshaji wa nasibu katika maelfu ya makundi madogo ya watuTangu: 2009 Multiscale mobility networks and the spatial spreading of infectious diseases (2009) chanzo

Modeli za malaria zinazozingatia mtu mmoja mmoja

Watu, mbu na vimelea walioigwa hufuata maambukizi ndani ya mwenyeji na usambazaji kujaribu mikakati ya udhibiti.

Swali linalojibiwa: Mchanganyiko gani wa vyandarua, dawa na chanjo ungepunguza maambukizi ya malaria?

Inaacha nje: Ikolojia ya mbu na mifumo ya afya ya mahali huigwa kwa ukubwa wa jumla.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban Miendo mingi ya kubahatisha ya kijiji kilichoigwaTangu: 2008 Towards a comprehensive simulation model of malaria epidemiology and control (2008) chanzo

Vituo vya uundaji modeli wa hali dhahania

Timu kadhaa za uundaji modeli huendesha dhana zilezile za "itakuwaje ikiwa" kuhusu chanjo au aina mpya za virusi, na makadirio huunganishwa kuwa mkusanyiko mmoja.

Swali linalojibiwa: Ni wigo gani wa siku zijazo hufuata kutoka kila dhana ya sera au aina?

Inaacha nje: Hali dhahania ni za masharti, si utabiri wa kitakachotokea.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban Mkusanyiko wa modeli za milipuko za timu nyingiTangu: 2020 Kitovu cha Uundaji wa Hali za COVID-19 cha Marekani (US COVID-19 Scenario Modeling Hub), kuanzia Desemba 2020 chanzo

Modeli za kidijitali za kufuatilia mawasiliano

Vielelezo vya maambukizi vyenye hatua ya kufuatilia kwa programu-tumizi hukadiria kasi ambayo ufuatiliaji na kutengwa lazima vifanyike ili kuzuia kuenea.

Swali linalojibiwa: Mawasiliano lazima yafuatiliwe kwa kasi gani ili kudhibiti mlipuko?

Inaacha nje: Kukubali na kufuata hudhaniwa kuwa thamani.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban Uendeshaji wa michakato ya matawi au mawakalaTangu: 2020 Quantifying SARS-CoV-2 transmission suggests epidemic control with digital contact tracing (2020) chanzo

Kuenea kwa usugu wa dawa za viini

Bakteria wanaoathirika na wanaostahimili hushindana ndani ya wagonjwa na kuenea kati yao chini ya sera tofauti za viuavijasumu kama kubadilishana, kuchanganya au matibabu ya mchanganyiko.

Swali linalojibiwa: Sera gani ya matibabu hupunguza kasi ya kupanda kwa maambukizi sugu?

Inaacha nje: Gharama za usugu na viwango vya maambukizi hupimwa vibaya, na matokeo hutegemea hivyo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban modeli za hospitali za vyumba na za mtu mmoja mmoja kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1997 Bonhoeffer, Lipsitch na Levin, kutathmini itifaki za matibabu kuzuia usugu wa viuavijasumu. chanzo

Modeli za maambukizi ya malaria na hatua za kuyadhibiti

Kuuma kwa mbu, ukuaji wa vimelea, kinga ya binadamu na hatua kama vyandarua au chanjo huigwa pamoja katika kijiji au nchi.

Swali linalojibiwa: Mchanganyiko gani wa vidhibiti unaweza kupunguza au kuondoa malaria?

Inaacha nje: Ikolojia ya mbu na tabia za binadamu za mahali hazijapimwa vizuri.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban uigaji wa nchi kwa watu mmoja mmoja kwa miongo kadhaa kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 2008 Smith na wenzake, towards a comprehensive simulation model of malaria epidemiology and control. chanzo

Uigaji wa maambukizi ya hewani ndani ya jengo

Kupumua, kukohoa na kuzungumza hutoa matone na erosoli ndani ya chumba, na mienendo ya giligili hufuatilia yanakoenda na kiasi anachovuta mtu wa pili.

Swali linalojibiwa: Virusi vilivyopumuliwa nje husafiri umbali gani, na barakoa au uingizaji hewa hupunguza kiasi gani mfiduo?

Inaacha nje: Kipimo cha maambukizi na hali halisi za chumba hutofautiana zaidi kuliko mpangilio wowote wa uigaji unavyodhania.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁴ FLOPS takriban uigaji wa eddy kubwa wa chumba wenye ufuatiliaji wa chembe kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 2020 Mittal, Ni na Seo, fizikia ya mtiririko ya COVID-19, ikipitia tafiti za kikokotozi za mtiririko wa kupumua. chanzo

Uigaji wa sera za kudhibiti tumbaku

Kuanza, kuacha na vifo vya uvutaji sigara nchini hukadiriwa chini ya kodi, marufuku na kampeni, na kutoa mabadiliko ya kiwango cha uvutaji na idadi ya maisha yaliyookolewa.

Swali linalojibiwa: Kodi au marufuku ya uvutaji sigara ingeokoa maisha mangapi?

Inaacha nje: Athari za sera huchukuliwa kutoka ushahidi wa zamani na huenda zisihamie kwenye mazingira mapya.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁶ FLOPS takriban modeli ya makadirio ya idadi ya watu kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 2000 Levy, Cummings na Hyland, uigaji wa athari za sera za kuanza kwa vijana kwa jumla ya uvutaji sigara. chanzo

Uboreshaji wa ugawaji wa chanjo

Modeli ya mlipuko wa ugonjwa huunganishwa na kiboreshaji kinachochagua makundi ya umri au hatari yatakayopata chanjo adimu kwanza.

Swali linalojibiwa: Nani apewe chanjo kwanza ili kuokoa maisha mengi zaidi?

Inaacha nje: Mifumo ya mawasiliano na ufanisi wa chanjo havina uhakika, na kundi bora hutegemea lengo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁸ FLOPS takriban uboreshaji juu ya miendo mingi ya mlipuko kwenye kituo cha kazi.Tangu: 2009 Medlock na Galvani, kuboresha usambazaji wa chanjo ya mafua. chanzo

Majaribio pepe ya upigaji picha

Wagonjwa, skana na wasomaji walioigwa hutumika kulinganisha teknolojia za upigaji picha bila kusajili watu halisi.

Swali linalojibiwa: Je, kifaa kipya cha kupiga picha hupata saratani vizuri kama cha sasa?

Inaacha nje: Vidonda na wasomaji pepe ni vielelezo vinavyoweza kukosa utofauti halisi wa kitabibu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban maelfu ya picha zilizoigwa kwenye kundi la kompyuta.Tangu: 2018 Badano and colleagues, in silico imaging trial of digital breast tomosynthesis versus full-field mammography. chanzo

Milipuko ya magonjwa kwenye mitandao ya mawasiliano

Ugonjwa huenea kati ya nodi za mtandao ambao mgawanyo wa digrii unaweza kutokuwa sawa sana, na matokeo hutegemea vituo vikuu.

Swali linalojibiwa: Kwa kiwango gani cha uambukizaji mlipuko huanza kwenye mtandao wenye vituo vikuu?

Inaacha nje: Mitandao halisi ya mawasiliano hubadilika kwa muda na huonekana kwa sehemu tu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁷ FLOPS takriban Kusambaa kwa Monte Carlo kwenye mitandao ya mamilioni ya nodi kwenye kituo cha kazi.Tangu: 2001 Pastor-Satorras na Vespignani, kuenea kwa maambukizi katika mitandao isiyo na mizani (scale-free). chanzo

Mienendo ya idadi ya mbu

Mayai, mabuu, vifukofuko na mbu waliokomaa wa aina inayobeba magonjwa hukua kwenye vyombo chini ya halijoto na mvua ya mahali, wakitoa idadi ya wanaouma.

Swali linalojibiwa: Kutakuwa na mbu wangapi msimu ujao, na kuondoa mahali pa kuzaliana kunafanya nini?

Inaacha nje: Mahali pa kuzaliana ni vigumu kuhesabu na hutofautiana mtaa kwa mtaa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁷ FLOPS takriban uigaji wa jedwali la maisha kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1993 Focks and colleagues, a dynamic life-table model for Aedes aegypti. chanzo

Uigaji wa mtu mmoja mmoja (microsimulation) wa uchunguzi wa saratani

Historia za maisha za mtu mmoja mmoja pamoja na mwenendo wa asili wa saratani huigwa kukiwa na uchunguzi na bila uchunguzi ili kukadiria visa vilivyogunduliwa na vifo vilivyozuiwa.

Swali linalojibiwa: Mpango wa uchunguzi huzuia vifo vingapi, na kwa gharama gani ya kutambua ugonjwa kupita kiasi?

Inaacha nje: Mwenendo wa awali wa saratani usioonekana lazima udhaniwe.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban mamilioni ya maisha yaliyoigwa kwenye kituo cha kazi.Tangu: 1985 Habbema na wenzake, programu ya uigaji ya MISCAN ya kutathmini uchunguzi wa magonjwa. chanzo

Modeli zenye mawakala za unene kupita kiasi na lishe

Mawakala wenye uzito, kipato na majirani hula na kuhama, na mtawanyiko wa uzito wa mwili katika idadi ya watu hubadilika kwa bei ya chakula au mabadiliko ya sera.

Swali linalojibiwa: Uingiliaji gani hubadilisha uzito wa idadi ya watu kwa miongo?

Inaacha nje: Tabia imepunguzwa hadi kanuni chache na ushahidi wa muda mrefu ni mdogo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁸ FLOPS takriban uigaji wa idadi ya watu wenye mawakala kwenye kituo cha kazi.Tangu: 2007 Hammond na Epstein, wakichunguza mifumo isiyotegemea bei katika janga la unene kupita kiasi. chanzo

Uigaji wa sera ya ugawaji wa viungo

Wagonjwa kwenye orodha ya kusubiri upandikizaji, viungo vya wafadhili vinavyowasili na kanuni za ugawaji huigwa kulinganisha muda wa kusubiri na kuishi.

Swali linalojibiwa: Kanuni gani ya ugawaji hutoa miaka mingi zaidi ya maisha na foleni ya haki zaidi?

Inaacha nje: Ubora wa kiungo na maamuzi ya wagonjwa na vituo yamerahisishwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁸ FLOPS takriban uigaji wa matukio wa miaka ya orodha za kusubiri kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 2000 Zenios, Chertow na Wein, dynamic allocation of kidneys to candidates on the transplant waiting list. chanzo

Modeli za kupeleka magari ya wagonjwa na vituo vya zimamoto

Miito ya dharura hufika nasibu, vikosi hupelekwa, na modeli ya foleni hutoa muda wa mwitikio kwa kila mahali na mpangilio wa wilaya.

Swali linalojibiwa: Vituo na vitengo viwekwe wapi ili kupunguza muda wa kuitikia?

Inaacha nje: Muda wa safari na kuenea halisi kwa mahitaji hudhaniwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁷ FLOPS takriban foleni na Monte Carlo kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 1974 Larson, modeli ya foleni ya hypercube kwa eneo la vituo na ugawaji upya wa maeneo katika huduma za dharura za mijini. chanzo

Utengenezaji wa rekodi bandia za wagonjwa

Watu bandia hupewa magonjwa, matibabu na ziara za kliniki kutoka kanuni za kitabibu zilizochapishwa, kuzalisha rekodi za afya zinazoonekana halisi ambazo hazihusu mtu halisi yeyote.

Swali linalojibiwa: Je, programu na uchambuzi vinaweza kujaribiwa kwa rekodi za kihalisia bila kufichua data za mtu yeyote?

Inaacha nje: Rekodi hubeba tu ruwaza zilizowekwa kwenye kizalishi, hivyo magonjwa adimu na njia halisi za huduma zinawakilishwa kidogo.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁰ FLOPS takriban uendeshaji wa ukubwa wa kompyuta mpakato kwa wagonjwa milioni moja.Tangu: 2010 Mbinu ya Buczak na wenzake inayotegemea data ya kuunda rekodi bandia za kielektroniki za matibabu. chanzo

Toksikolojia ya kutabiri

Muundo wa dawa mteule hulinganishwa na hifadhidata za molekuli zinazojulikana kuwa sumu, au huendeshwa kupitia modeli zilizofunzwa kwa data za maabara na wanyama, kabla haijawahi kutengenezwa.

Swali linalojibiwa: Je, molekuli hii inaweza kudhuru ini, moyo au jeni kabla hatujaitengeneza?

Inaacha nje: Utabiri ni wa kutegemewa tu kama molekuli za sumu za zamani ambazo modeli ilifunzwa nazo, na vighairi vya kibaiolojia huendelea kujitokeza.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹³ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha modeli iliyofunzwa ya kutabiri sumuTangu: 2000 modeli za awali za uhusiano wa muundo-shughuli zilizotumika kuchuja dawa kwa sumu

Uundaji modeli wa kifamakodainamiki

Jinsi mkusanyiko wa dawa kwenye lengo lake unavyogeuka kuwa athari kwa mwili, kuanzia kushikamana na kipokezi hadi dalili au kialama cha kibaiolojia kilichopimwa.

Swali linalojibiwa: Kipimo fulani kitazalisha athari kiasi gani kwa kweli, na kwa muda gani?

Inaacha nje: Hudhani uhusiano safi wa msongamano-na-athari ambao uvumilivu na kuendelea kwa ugonjwa vinaweza kuuvuruga.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁰ FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotatua milinganyo michache ya athari zinazohusianaTangu: 1968 modeli za awali za ukaaji wa kipokezi zinazounganisha msongamano wa dawa na athari

Uigaji wa muundo wa majaribio ya kitabibu

Maelfu ya majaribio ya kidhahania yakiendeshwa dhidi ya tofauti zilizodhaniwa za wagonjwa na athari za dawa, ili kuchagua ukubwa wa jaribio, muda na sheria za kusimama mapema.

Swali linalojibiwa: Jaribio hili linahitaji wagonjwa wangapi kweli, na lini tunaweza kulisimamisha kwa usalama?

Inaacha nje: Jaribio lililoigwa ni halisi kama tu dhana kuhusu mwitikio wa mgonjwa zinazotolewa kwake.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kundi dogo la kompyuta linaloendesha maelfu ya marudio ya majaribio yaliyoigwaTangu: 1994 tafiti za awali za uigaji zilizotumika kupanga miundo inayojirekebisha ya majaribio ya kitabibu

Modeli za mtandao za kutumia upya dawa

Dawa, jeni, protini na magonjwa vimeunganishwa katika mtandao mmoja mkubwa, ukitafutwa dawa zilizopo ambazo miunganisho yake inayojulikana inapendekeza matumizi mapya yasiyotarajiwa.

Swali linalojibiwa: Je, dawa iliyoidhinishwa tayari kwa ugonjwa mmoja inaweza kutibu mwingine pia?

Inaacha nje: Kiungo cha mtandao ni kidokezo, si ushahidi; matumizi mengi mapya yanayopendekezwa bado hushindwa yakijaribiwa.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹² FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotafuta katika mtandao mkubwa wa dawa, jeni na magonjwaTangu: 2011 uchujaji wa awali wa mtandao wa wateule wa kutumia dawa upya

Uundaji wa modeli ya utengenezaji na utoaji wa dawa

Kidonge kinachoyeyuka, kiraka kinachotoa au chembechembe ndogo inayobeba dawa mwilini, ikifuatiliwa kama usambaaji na athari kwa dakika hadi siku.

Swali linalojibiwa: Dawa hufikia lengo lake kwa kasi gani na wapi, baada ya kumezwa au kudungwa?

Inaacha nje: Vifaa vya maabara vya kuyeyusha na usagaji halisi havikubaliani kila mara.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹¹ FLOPS takriban kituo cha kazi cha mezani kinachotatua milinganyo ya usambaaji na utoajiTangu: 1961 Modeli ya kihisabati ya Higuchi ya kutolewa kwa dawa kutoka kwenye matriksi imara

Usanifu wa antijeni za chanjo

Uso wa protini ya vimelea ukiigwa kwa undani wa atomu ili kupata au kubuni maumbo ambayo mfumo wa kinga utayatambua na kuyakumbuka vyema zaidi.

Swali linalojibiwa: Ni kipande gani cha kimelea hiki kinafaa zaidi kuwa lengo la chanjo?

Inaacha nje: Umbo linaloonekana shabaha nzuri kwenye skrini bado linapaswa kufanya kazi katika mfumo halisi wa kinga.

Huendeshwa kwenye: takriban 10¹⁵ FLOPS takriban kundi la kompyuta la chuo kikuu linaloendesha uigaji wa atomiki wa antijeni teuleTangu: 2013 usanifu unaotegemea muundo wa antijeni ya virusi vya upumuaji iliyoimarishwa

Udhibiti wa kisukari wa kitanzi kilichofungwa kwenye kompyuta

Idadi ya watu pepe wenye kisukari aina ya 1, wenye milo na mienendo ya glukosi na insulini, inayotumika kujaribu algoriti za udhibiti wa utoaji kabla ya majaribio ya binadamu.

Swali linalojibiwa: Je, algoriti hii ya kudhibiti ingeweka glukosi salama kwa watu wengi tofauti?

Inaacha nje: Tabia halisi kama msongo, ugonjwa na hitilafu za vihisi zinanaswa kwa sehemu tu.

Huendeshwa kwenye: takriban 10⁹ FLOPS takriban uigaji wa siku pepe ndefu wa mamia ya washiriki kwenye kompyuta mpakato.Tangu: 2009 Kovatchev na wenzake, majaribio ya awali ya kitabibu ndani ya kompyuta ya udhibiti wa mzunguko uliofungwa wa kisukari aina ya 1. chanzo