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比较精确地实时甚至加速模拟或者仿真单个细胞需要多强的运算能力

构建细胞模型不是问题，难点是找什么样的超级计算机来跑动力学轨迹。就目前而言，超级计算机的效率完全跟不上楼主想要解决的需求的。Anton已经是超算运行效率的1000倍以上了，但依然不够用。Anton2不知道效率如何，目测仍然不够用。成本的话，很贵，几十亿美元吧。谢谢 @fsxy fsxy 提到了这么多“细胞建模”的问题，虽然这些都有困难，但我觉的这些问题都是可以解决的而且前辈们有了很多经验可以参考的。对于蛋白质与蛋白质，小分子，糖，细胞膜，组蛋白和核酸的相互作用，固定，构象变化，以及多个蛋白质的相互作用运输等等可以用分子动力学的方法去建模解决。
对于各种蛋白质/核酸的修饰，降解，可以用QM/MM，EVB和量化的方法去建模解决。
对于通路或者蛋白质/核酸网络中不同蛋白质之间的直接或者相互作用和可能的影响，可以用生物信息学的方法构建类似进化树一样的网络体系去发现和预测并验证。
从1925年Heisenberg发表了第一篇量子力学的文章，到1998年诺贝尔化学奖颁给量子化学，再到2013年诺贝尔化学奖颁给Karplus的分子动力学，分子模拟的范围已经从简单的小分子扩大到生物分子甚至生物网络。
构建合适的模型虽然需要因地制宜，但已经不再是技术上的很大难题。
而计算效率反倒成了分子模拟发展的某种限制。从量化的电子云层面到分子动力学的原子层面，降低了微观精细结构，却大大增加了可研究体系的大小以及与时间的关系。而当体系原子数量不断增加时，其指数般增长的自由度需要的计算机时更是指数型增长。
在现有的超算条件下，分子动力学做到微秒甚至秒级别是相当困难的，其成本很高。
在所考察的对象不变的情况下，运用粗粒度的方法把多个原子拟合为一个原子，减少其自由度可以大大降低其所需要的机时。但这种带着脚镣跳舞的方式所得到的结果是否就是可信的结果还有些争议。
【比较精确地实时甚至加速模拟或者仿真单个细胞需要多强的运算能力】 如果计算效率能够大大提高的话，在时间尺度上分子模拟可以达到与实验等同或者接近的水平，在体系尺度上面，可以选择更大的体系或者用更精确的结构模型。
所以怎么计算的问题也是非常关键的问题，毕竟计算机时也不是免费用的，就好比实验试剂不是低廉的道理一样。
纯学术讨论，回答的不好请见谅~

■网友
与April的看法相反，我认为构建细胞模型是极其困难的，怎么去计算倒是次要的问题。首先，目前细胞尺度以及分子尺度的生物学研究，很大程度上就是为了解决“怎么给细胞建模”的问题。比如新发现了一个通路，甚至只是新发现了两个蛋白之间的互作，就等于改变了原来的模型。所以在生物新发现铺天盖地的情况下，你根本没法得到一个稳定（更不用说正确）的模型而且，你的模型要涵盖多个层面的机理。传统的这种模型一般只有蛋白质和基因（基因表达调控模型）或者蛋白质和小分子（酶促反应代谢模型）。要满足题主这种理想化的、物理化的模型，就我们现在知道的而言，大概要有：DNA序列及其上的修饰，组蛋白分布及其修饰，蛋白质的各级相互作用（“各级”是指，比如A与B结合后才能结合C之类的），蛋白质与核酸、蛋白质与组蛋白的作用，蛋白质小分子和小蛋白（如泛素)修饰，蛋白质折叠（！！），RNA诱导的RNA降解，蛋白与RNP的运输，蛋白的锚定（涉及到细胞骨架、膜上小分子等）,蛋白与小分子的作用，蛋白与糖等其他大分子的作用（……） 以上这些每个都要包括这种事件的影响，比如对于蛋白和核酸互作来说，要求知道A蛋白结合到B这段DNA序列上会招募那些其他蛋白（涉及蛋白互作）以及会如何影响这段DNA的表达，以及会如何通过招募中间蛋白或影响组蛋白构象等方式影响相邻的甚至是远端的DNA表达。想想就觉得非常难。有没有数据倒是其次，你会发现每个元素都会或多或少的有着影响其他所有元素的潜力。请问这实验该怎么做？楼上有人说生命是混沌的，我认为不论是从细胞层面还是个体层面生命都不可能是混沌的，从细胞和个体发育的超强稳定性上很容易看出这一点。如果是混沌的，我哪怕移动一下身体或者局部加热一下身体，整个细胞或者个体就崩溃了。这种非混沌性也是我们生物研究的直接前提。都说生物实验很坑，重复性差，但是其实很多实验的重复性都很好。你表达一个磷酸激酶A，它的下游蛋白B磷酸化上升，你重复几次会发现全是这样，而且上升趋势很明显。很多时候实验重复差是实验条件的限制，比如抗体垃圾。当然，也确实有些实验重复性真的差，这种通常就上不了好杂志。但是，不是混沌的不代表能轻松建立模型。你说转基因，好我现在转了一个基因进去。那么要达到题主的要求我必须要了解这个基因序列本身及其RNA和蛋白质产物能与细胞中其他分子的哪些参与前述的哪些机理。你不知道哪个是重要的，哪个可能对全局都有影响，所以——你必须知道所有的背景，也就是前述的那一大堆乱七八糟的东西。题主我同意你的观点：生命是有秩序的。我觉得我们不需要把所有这一大堆搞清楚也可以解决大多数生物问题，比如目前所有的生物学实验方法都是这样起作用的。但是想从头算，想用完美模型的话我目前看不到什么希望。


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