La fusion du calcul haute performance et de la recherche biophysique ouvre la voie à des découvertes révolutionnaires en biologie, les supercalculateurs de nouvelle génération et les outils d’IA jouant un rôle central.
L’interaction dynamique où le calcul haute performance converge avec l’exploration biophysique repousse les frontières de la connaissance et catalyse une nouvelle ère de découvertes sans précédent en biologie.
Un nouvel éclairage a été jeté sur les capacités de transformation de la prochaine génération de superordinateurs pour remodeler le paysage de la biophysique dans un article récemment publié et présenté en couverture du Journal biophysique. Il a été rédigé par le Dr Rafael Bernardi, professeur adjoint de biophysique au Département de physique de l’Université d’Auburn, et le Dr Marcelo Melo, chercheur postdoctoral dans le groupe du Dr Bernardi.
Relier le calcul et l’expérimentation
Les chercheurs d’Auburn se penchent sur la fusion harmonieuse de la modélisation informatique et de la biophysique expérimentale, offrant une perspective pour un avenir dans lequel les découvertes sont faites avec une précision inégalée. Plutôt que d’être de simples observateurs, les biophysiciens d’aujourd’hui, avec l’aide du calcul haute performance (HPC), sont désormais des pionniers capables de remettre en question des hypothèses biologiques de longue date, d’éclairer des détails complexes et même de créer de nouvelles protéines ou de concevoir de nouveaux circuits moléculaires.
Illustration d’une protéine placée sur une puce informatique. De nouveaux ordinateurs puissants aident les scientifiques à concevoir et à comprendre les protéines comme jamais auparavant. Crédit : Rafael C. Bernardi
L’un des aspects les plus importants abordés dans leur article de perspective est la nouvelle capacité des biophysiciens computationnels à simuler des processus biologiques complexes allant des processus subatomiques aux modèles de cellules entières, avec des détails extraordinaires. Comme l’explique le Dr Bernardi : « Les nouveaux ordinateurs exascale permettent aux biophysiciens computationnels d’aller au-delà de ce qui peut être réalisé expérimentalement et de simuler des processus biologiques avec un niveau de détail beaucoup plus élevé. Par exemple, nous pouvons désormais comprendre comment les bactéries pathogènes se lient aux humains lors d’une infection à un niveau atomistique, générant ainsi des données pour les modèles d’IA et ouvrant de nouvelles voies d’exploration.
Le rôle crucial de la technologie avancée
Historiquement, des disciplines comme la physique et la chimie se sont largement appuyées sur des modèles théoriques pour guider les expériences. Aujourd’hui, la biologie se trouve à un carrefour similaire, avec de nouveaux logiciels et matériels spécialisés qui jouent un rôle essentiel dans le déchiffrement des données expérimentales et la proposition de modèles innovants. Le premier supercalculateur exascale public, Frontier, qui a été déployé par le laboratoire national d’Oak Ridge fin 2021, associé à la prolifération rapide d’outils d’intelligence artificielle adaptés à la biophysique, illustre les progrès profonds réalisés pour relier de manière transparente la simulation à l’observation réelle.
L’élan pris par la biophysique computationnelle signifie un changement transformateur dans le paysage scientifique. À mesure que la recherche biophysique progresse, l’intégration harmonieuse des efforts expérimentaux et informatiques devrait redéfinir les frontières de la connaissance, jetant ainsi les bases de découvertes sans précédent qui pourraient remodeler notre compréhension du monde biologique.
