多尺度静态是什么？它是如何在重大疾病领域中发挥作用的？

当我告诉人们我是一个三维师时，他们看着我的衣服，浑身上下确有时尚感可言。这时，他们的眼睛从前都会流露出质疑。当我否认自己是一个多微小三维者时，我有时都会及早补足时说，“我不一定是那种走在T台上的模特。”多微小三维（Multi-Scale Modeling）在公共健康应用领域将要快速发展。它不一定重视衣服、T台和酷酷的样子，而是致压于运用于大量的数值机现代科学和其他高效率来越来越好地表达出来和应付与有益总体的情况。它也都是着有益和免疫学岗位步骤将要再次发生根本性彻底改不定。1、IMAG MSM三巨头首先，让我们来洞察一下串连的机构三维数据分析工作组(IMAG)-多微小三维（MSM）三巨头。该三巨头由多微小三维部门都是由，他们运用于多微小三维对一系列与有益总体的情况顺利进行各种科技岗位。加拿大国立健康研究岗位院(NIH)的9个研究岗位所和加拿大国家现代科学基金都会(NSF)的3个监事最初于2003年举行了IMAG全都会。IMAG MSM三巨头前身于2006年，至今已涵盖100多个计划。IMAG MSM三巨头中的有相异人文现代科学和故好事节的研究岗位部门。其小的组织除此以之外新泽西州学院的应用科学工程的Shayn Peirce-Cottler指导系主任和Silvia Blemker指导系主任，他们依靠多微小三维来努力表达出来和整合疗程身躯哮喘和愈合情况的步骤。H. Lee Moffitt结核病中的心和研究岗位所的系副院长Did Basanta指导系主任也是该三巨头小的组织之一，他将要依靠多微小三维来告诉我们结核病是如何转变成和散布的，这种对哮喘的洞察也许有助于诊断和疗程。加拿大国立健康研究岗位院(NIH)国立应用科学高分辨率和生命体医学研究岗位所(NIBIB)高等数学三维、仿真和数据分析副院长Grace C.Y. Peng指导系主任许多组织了IMAG MSM三巨头，该三巨头中的还有许许多多颇为出类拔萃的多微小三维者(MSMers)。2、多微小三维也许你还没听时说相当多微小三维。它当然没“大信息”、“人工智能”和“机器努力学习”等术语那样受到很多的重视。那么从前就请让我来表述一下什么是多微小三维，以及它可以努力应付当今有益和医疗保健应用领域中的诸多情况的情况。“Scale”这个词经常在《鹰眼三巨头》从前出现。不过，多微小三维（Multi-Scale Modeling）的Scale，指的是而会的个数或素质，即“微小”。水分子微小，都是着水分子的占有优势。《鹰眼三巨头》中的的蚁人据时说是在反常微小上游走的，反常微小甚至比水分子微小还要小，因为水分子是由原子都是由的。粒子物理学家也许都会研究岗位这种反常微小，而水分子生命体学家和化学家也许都会越来越不感兴趣于水分子微小。比水分子微小越来越大的微小是蛋白质微小，因为蛋白质是由水分子都是由的。蛋白质微小上会是蛋白质生命体学家所研究岗位的。如果你跳到器官微小上，你也许都会挖掘出之外科精神科在这个微小上“操作”。然后，就是形态微小，心理学家、心理学家和其他精神科也许对这个微小非常有意思。如果你看得越来越少，你都会挖掘出许多人际彼此间学家在研究岗位人际彼此间微小。流行病学家对人口数微小越来越感兴趣，而物理学家则在类地行星微小上顺利进行研究岗位。较大的微小，大概就是灭霸了吧。可以碰到，许多相异的专业人文现代科学不感兴趣于特定的微小。在每个特定的范围内都有很多好像只能努力学习。与天王星做事的物理学家们所追寻的好像常常与直肠学家们所追寻的好像（你大概知道是什么了）截然相异。然而，情况常常很少只停留在一个微小内，而是只能相异微小的混合。3、成年人及其冲击的多微小以如今非常普遍性的成年人现像为例，它的微小是什么？在水分子和蛋白质微小上，它除此以之外葡萄糖、脂质和其他营养素的执行，以及脂质蛋白质在细胞内的积攒。器官微小也很重要，例如，减肥疗程试图通过改不定胃的饱腹感和肉类的释放出来手段来使人瘦身。形态微小也是最重要的，因为一个人身份的素食和体育来时动可以冲击他（她）的身躯总质量指数(BMI)。许多其他类型的使用暴力和感受，比如睡眠和压压，也都会对此转化成相异程度的冲击。然而，还有许多形态之之外的好事也都会冲击他（她）的素食、身躯来时动和循环子系统。比如他的亲友，朋友，和三人(人际彼此间微小)；肉类相关联和远处活动中心的步行方便使用程度(环境微小)；他必需负担得起的好像（经济微小）。举个例子，在只不过的几十年从前，药品工业流程再次发生了越来越大的改不定。越来越多的药品中的含有添加盐、糖和人工配料，它们经过繁杂的制品，从产自被分销，最终到达消费者手上的。药品的种种不定化都会冲击一个人身份对肉类的偏爱、渴望和循环子系统，进而冲击其身躯总质量指数。随着都市化的立时进，人们出行依赖汽车、长星期坐在岗位桌前。这种久坐的孤独手段使人们很少去青年运动。文化和商业的发展也冲击了人们的素食和体育青年运动。越来越繁杂的是，现代科学家们从前不想知道你消化道从前的微生命体这群人是否都会冲击循环子系统。你口服的抗生素，肉类中的的成分，以及环境中的的药剂都也许冲击这些细菌的来时性，从而增大你成年人的几率。成年人所造成的冲击也是串连微小的。它冲击到身躯内部、个人身份、人口数、医疗健康子系统和整个人身份际彼此间等等很多总体。因此，表达出来和补救成年人情况只能从相异微小顺利进行思考和行动。4、多微小三维可用抗生素制造在没努力的只能，表达出来和执行繁杂的（特别是那些串连微小的）子系统，是颇为难于的。一般来时说，我们上会能碰到反之亦然的因和果。比如，如果你立时别人，你都会知道再一都会再次发生什么：那个人身份应该后退（除非他是沙奎尔·奥尼尔或者姚明），然后你也许都会反弹回来。然而，二级、三级、间接和从未来会的冲击是很难计算的。拿婚姻彼此间举例，它也许在没相对来时说“天内信号”的只能突然断裂，而此时人们常常都会无法忍受震惊，因为他们并没确信这段繁杂彼此间断裂的背后归结到了很多因素。表达出来和应付许多与有益有关的情况也是如此。高等数学三维是运用于高等数学微分方程来坚称现实生来时、执行者或子系统。数值三维就是运用于数值机现代科学顺利进行三维。数值三维改不定了很多应用领域的发展，如流体力学、航空航天、航空管制和房地产业。也许一个世纪基本上，当人们不希望知道再一几天阴雨如何时，他们可以想到金星、天空和奶牛的现况，或者读读《农民公报》来立时测一下。但只不过，他们对气候是如何不定化的不一定是很洞察。如今你所碰到的阴雨预报或阴雨图，都是数值实时三维的结果，它将许多相异相关联的信息（比如低压、风型和室温）汇集在一起，并将它们拆分成一个统一的描绘出或页面。也就是时说，如果没数值三维的努力，就不都会有从前的阴雨预报等华盛顿邮报了。在许多其他应用领域也是如此。甚至体育青年运动也开始运用于数值三维来为球赛继续做准备或对青年运动顺利进行不一定需要。多微小三维是整合都是多个相异微小的三维，并研究岗位它们错综复杂如何粒子的。它与只重视也就是说微小的三维相异。我们的GOPC制作团队(也是IMAG MSM三巨头的小的组织)整合了针对糖尿病公共健康的VPOP虚拟人口数三维，展示了成年人是一个繁杂的、多微小的情况，以及努力理清在世界上将要再次发生的糖尿病。Peirce-Cottler表述道，“数值机现代科学三维可以努力我们表达出来繁杂的现实生来时是如何粒子，从而转化成我们不希望的结果的。”这些三维可以作为“虚拟的实验室”来继续做一些实验。那些实验在现实孤独中的继续做起来要么很难于，要么就是太过昂贵和耗时。她补足时说：“我们建立三维来计算将都会再次发生什么。例如，我们可以在某个特定的星期点，运用于某种特定的抗生素来冲击某一个现实生来时。”通过这种手段，我们可以在实时子系统中的顺利进行实验，这样就可以子系统、完全符合地探索相异偏袒安全措施所转化成的结果。这有助于我们洞察哪些抗生素可以越来越好地起着功用，以及它们在什么条件下可以起着最佳功用。”5、多微小三维仰赖人文现代科学孤立无援那么，为什么在医疗有益应用领域，这种步骤不一定普遍性呢？毕竟，许多与有益总体的情况是繁杂的，而且牵涉多个不至少至少。一个主要的失常是直至以来的人文现代科学孤立无援。精神科在早期给予普及教育和培训时，常常只能不一定需要努力学习人体的某个特定口部，并在再一的职业生涯中的直至不感兴趣于对该口部的研究岗位。研究岗位部门被教导要尽压一个特定的意象或情况，因为这有助于他们刊登论文和追寻海外投资，毕竟许多海外投资计划是围绕特定的哮喘、身躯口部或研究岗位不至少至少的。许多医学和现代科学的组织也是如此。这就像相异的制作团队跑来跑去，时说“嘿，我们是内科制作团队”，或“我们研究岗位蛋白质的重要性”，或“这都是关于情感的，你能感觉到吗？”此之外，一些研究岗位特定哮喘、身躯口部或其他情况的许多组织或部门都会专门前身一些学院和学院顺利进行专项研究岗位，这就给串连人文现代科学研究岗位助长了额之外的财政状况、政治和人际彼此间受阻。在保健专业和免疫学岗位发展伊始，精神科和研究岗位部门主要意味着观察。你的身躯不至少颇为奇妙，越来越是颇为神谜。我们对哮喘的确有疑问组态解释了。你都会碰到一个现像出现十次甚至上百次，然后假定它们错综复杂是有彼此间的。随后，在只不过的几十年从前，专业知识和信息出现了爆炸式增长，我们对细胞内之外的一些现实生来时有了一定的洞察。尽管如此，许多研究岗位步骤并没改不定。此之外，最初数值高效率和步骤只能强大的高效率支持。你不必用单单运用于笔和纸，十个手指十个脚趾，一个算盘来继续做繁杂的实时。即使在20世纪70、80年代，还只能Commodore 64和近期版本的Pong来支持在此之前的数值步骤呢。如今，早期也不定了，这样的高效率支持仅仅少少不够。指导系主任后研究岗位部门Anna Miller指导系主任(综合高等数学学，恩师Did Basanta指导系主任)和Ryan Bishop指导系主任(生命体学，恩师Conor Lynch指导系主任)运用于一个三维数据分析数值机现代科学实时的结果，该三维可用观察调节骨骼有益蛋白质的现实生来时。(照片由Did Basanta指导系主任透过）那么，为什么不依靠我们现有的步骤和高效率来应付当今人际彼此间和世界导致的较大情况呢？既然基本上运用于那些传统文化步骤不一定必努力我们不想得到直接的医疗方案，那么我们为什么还要依赖它们呢？像标准的测试和标准流行病学研究岗位这样的传统文化步骤，通过基本上观察一大这群人人来粗略估计总体性，不一定必都是病情的繁杂性，许多情况也许被过度比较简单。通过这种手段，我们也许永少都无法找应付方案。例如，牛奶对你是好是偏偏？越来越多的总体性研究岗位也许只都会透过越来越多两者错综复杂矛盾的时说法，却不都会给你确有疑问的答案。6、多微小三维已可用重大哮喘抗生素的制造Peirce-Cottler和Blemker直至都在追寻一些重要哮喘和有益情况的应付办法。例如，杜氏肌营养不良症(DMD)是一种遗传性哮喘，从儿童时期开始，一个人身份的身躯就都会分解成，无法支撑身躯。这种身躯愈合都会使人走不动，甚至无法排便。这就是为什么只不过该病症状都来时不过十几岁。Peirce-Cottler表述时说：“这种哮喘最让人难过的是它没疗程者的办法。此之外，在针灸前三维中的证明直接的疗程步骤，在的测试中的对症状没任何长效功用。”他们早就运用于数值三维来洞察了这种哮喘的分子结构，以及身躯本体、发育不良和一般基本功能。她接着时说：“身躯愈合是物理和生化病不定的结果，这种病不定不至少再次发生在单个蛋白质中的，而且都会冲击身躯中的的数百万个蛋白质。洞察身躯如何愈合，并努力学习如何用最初化学疗法来公共健康这种病不定，只能串连空间微小的数值机现代科学三维——从单个蛋白质到整个身躯许多组织。我们将数值机现代科学三维与的实验室从前的实验和病症的信息相混合，以明确身躯纤维是如何感受到压的；炎症蛋白质是如何补救身躯萎缩所助长的受损的；疤痕许多组织是如何转变成并替代基本功能身躯许多组织的。由于我们的三维必需计算这些重大事件，因此我们可以借以来制定最初偏袒安全措施——或运用于最初抗生素——来透过有益的优点。”“这也许是我们确有疑问只能的改不定。多微小数值机现代科学三维可以努力表述某一哮喘的情况，并识别出最初哮喘生命体标志物，找越来越确切、越来越直接地疗程形态症状的抗生素。”牵涉到多个微小的重大有益哮喘有很多。Basanta和他的制作团队“致压于研究岗位骨内落叶的结核病，除此以之外转移性癌和多发性骨髓瘤，至少在加拿大每年就有约4.5万人死于这些结核病。”落叶和散布的组态不一定局限于也就是说微小。Basanta表述时说：“我们的多微小三维拆分了水分子和蛋白质微小的信息来表述的落叶和演化现实生来时。”至少至少查阅一个微小的信息是不够的，而且你必须运用于无论如何的步骤来数据分析和依靠这些信息。正如Basanta提到，“在结核病研究岗位中的，这两个微小上都有丰沛的信息。但我们没无论如何的工具，如多微小三维，因此，大大多信息仍从未不想得到充分依靠。通过混合这两个微小上的大多信息，我们早就必需制出最初水分子抑制剂，优化其优点，并设法提出最初疗程步骤，以控制哮喘，延长症状的平均寿命。”7、从未来会有望反之亦然可用的测试多微小三维的潜在应用不一定局限于研究岗位、整合和执行者。随着星期的不定长，它也许都会反之亦然应可用的测试。2019年3同年6日-7日，在NIH筹办了IMAG MSM全都会。该全都会由新泽西州学院应用科学工程和医学系主任Jeffrey W.Holmes主持，不感兴趣于多微小三维是如何在各个应用领域起着功用的。在都座谈会，Heartflow的倡议创始人兼首席高效率官Charles Taylor指导系主任就数值实时步骤如何成为公司的基础，以及如何努力诊断和疗程心血管哮喘刊登了意象演讲。Bruce J. Tromberg指导系主任最近被任命为国家应用科学高分辨率和生命体医学研究岗位所(NIBIB)的新任副所长，这为多微小三维助长了越来越大的希望。他是生命体光子学应用领域的先驱，曾任加州学院罗宾逊分校(UCI)系主任，在应用科学工程和之外科任职，并受聘UCI贝克曼激光研究岗位所和医学诊所的副院长。作为一名串连人文现代科学的研究岗位者，他很赞不绝口确有疑问串连人文现代科学的价值。在2019年IMAG MSM全都座谈会，Tromberg刊登了演讲，认可多微小三维步骤对有益的价值。他表述了保健和免疫学岗位只透过人细胞内部和哮喘的静态描绘出，而从未来会只能越来越加近十年以及动态的描绘出，并补足时说多微小三维可以在这总体起着关键性功用。他还补足时说，他运用于最多的是高等数学/数值三维研究岗位。当然，多微小三维不一定完美，也有其局限性。三维是对现实孤独的表述和比较简单。没三维可以都是子系统中的也许再次发生的一切。子系统中的牵涉的一些组态也许没相对来时说的特征。所有的三维都涵盖一些特定的假定，这些假定应该向其他人时解释。三维在全面性、总质量和实用性总体也有很大的不同。此之外，三维本身不一定必应付很多情况，我们只能将相异的研究岗位步骤以及信息拆分起来。最后，三维不是镜子，没预知功用。如果你将要追寻必需准确计算从未来会的好像，星期游走是应当的，所以去想到《鹰眼三巨头》吧。不过，多微小三维其实可以努力我们越来越深入地洞察繁杂子系统及相异微小彼此间的本质，还可以努力越来越好地表达出来子系统在相异只能的使用暴力，提出无论如何的情况，并指导信息查阅。