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改變社會 — 教你用電腦做公益!

你是不是常常有滿腔熱血想做公益卻苦無方法?常常坐在鍵盤前卻不知到底怎樣可以讓社會變得更好?你有想過,用電腦也可以做公益嗎?電腦與智慧型裝置現在幾乎已是家家必備的電器(好像很少人會以「電器」稱呼它們),但我們不可能一天24小時都在使用,當它們被閒置時,其寶貴的運算能力就浪費了;有企業提出「用電腦做公益」企劃,希望大家能貢獻自家電腦的部分運算能力,共同來完成許多醫藥、社會福利相關研究的計算,一同成為電腦公益大師吧!

IBM “World Community Grid" 一系列計劃最核心的想法,就是將個人計算機的閒置時間提供給巨量的科學運算,幫助處理以往單機無法處理的巨量數據,進而將研究結果回饋於社會用途,像是研發新藥、氣候變遷模擬、能源問題計算⋯⋯等等。目前正在執行的幾項主要計劃,包含針對氣候變遷帶來的影響,在能源、農業面向上找出應對方法;針對癌症病童,尋找蛋白質藥物;運用大量計算資源,篩選分析光化學物質,尋求低成本高效能的太陽能材料;另外像是對各類癌症與愛滋病藥物,也都有各自的專案正在執行。

人人都可負擔的太陽能

能源問題,絕對是當今最重要的議題之一,生活於能源世代的我們,無可避免的必須正視石化能源終會枯竭的事實,尋求再生能源發展更是刻不容緩的挑戰。然後到底什麼樣的新材料才能有效降低成本、提升效能呢?

在尋找能夠有效吸收陽光、儲存能量、轉換為電力的材料上,IBM計劃使用計算化學,透過理論模擬分析資料庫中最適合作為太陽能光敏材料與燃料電池中高分子膜的分子,並確定如何才能最有效設計製程開發產品;過程中,仰賴著World Community Grid提供的大量運算資源,研究人員可以執行分子結構及電子組態計算,進一步了解候選分子的各項性質(包含力學、光化學等等),經由大資料庫篩選,從而找到最適合的對象材料!

癌症腫瘤標記研究(Cancer marker)

癌症一直是全世界最可怕的病痛之一,當細胞不受控制地增生,甚至擴散至身體其他部位,死亡帶來的威脅也越來越大。不正常的生理機制往往來自於環境或遺傳上的變異,而這些變異可以透過分析身體組織內的一些腫瘤標記(tumor markers, 像是DNA和某些蛋白質)得到了解,腫瘤標記的觀察可以提供我們對於癌症生長的資訊,進一步搭配適合的療法做治療。

World Community Grid的大型運算系統,能夠分析數以萬計的病理數據,透過比對各病患間的腫瘤標記與其病症,科學家便能建立出ㄧ套完整的標記-症狀-療法對照資料庫。將來若是成功,便能實現「個人化療法」的可能性(不同病患依照其腫瘤標記的樣式選擇最適合他的療法),對於醫學研究也有極大的貢獻。

在家也能對抗愛滋

聯合國愛滋計劃署(UNAIDS)估計,於2004年全球約有4千多萬人感染HIV,嚴重威脅人類生命,目前也沒有任何有效的治療手段能完全根治愛滋病,只能透過藥物試圖延長病患生命。在藥物的開發上,我們主要利用化學模擬計算,依據分子結構來判斷是否能夠抑制HIV病毒,舉例來說,假設希望攻擊的目標是HIV蛋白酶,這是ㄧ種與HIV病毒生長的關鍵分子機器(molecular machine),若能成功開發出對應的蛋白酶抑制劑,便可避免愛滋病的發作;利用分子計算,科學家可以尋找出具有正確分子結構與化學特徵的候選藥物,再從中挑選符合成本與製程的方法來合成,這比起亂槍打鳥式地嘗試來得有效多了!

除了尋找分子結構外,在藥物設計中還需要考慮候選藥物與目標蛋白質的結合,要如何使藥物分子精準地攻擊病毒的要害,甚至配合病毒的變種進行藥物的改變,亦是很重要的問題。World Community Grid針對上述挑戰提供了計算資源,透過演算程式的改進與效能的增加,期望能夠以更快的速度為愛滋找到更好的治療方法!

在這篇文章中僅僅舉了幾項透過「捐」出運算資源創造公益的例子,看了這些後可以理解,其實公益這件事,真的並不侷限傳統形式上、地域上、甚至網路與現實間的限制,透過自己的電腦運算資源,我們也可以對於公益的科學研究目標作出貢獻。科學,不只是人們探尋知識的領域,也是幫助人群、創造公眾利益的途徑!

想親身試試了嗎?See how it works~

參考資料:

關於作者

昱夫

PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。