我們的日常工作固然重要，但并非每一份重要的工作都能夠助力他人獲得諾貝爾獎。然而，就在今年十月，GPU計算便兩度成為了助力獲得諾貝爾獎的幕后英雄。

諾貝爾獲獎團隊推動人類認知宇宙與自身細胞

美國時間10月3日，一組國際化的化學家團隊（包括Jacques Dubochet、Joachim Frank 和Richard Henderson三人）憑借其冷凍電子顯微鏡（冷凍電鏡）的相關研究工作榮獲了諾貝爾獎。冷凍電鏡技術讓科學家們能夠看到驅動細胞內部運作的精細蛋白結構。

美國時間10月2日，三名美國物理學家Rainer Weiss、Barry Barish和Kip Thorne也因探測到了愛因斯坦百年前預測的引力波而獲得了這一科學界的最高殊榮。

這些突破是我們在認識宇宙、以及我們自身細胞進程中取得的重要進展。以至于在本周瑞典皇家科學院向其授予諾貝爾獎之前，這些消息就已經在全球范圍內登上了頭條。

GPU助力探究內在世界

冷凍電鏡下的乙醇氧化酶結構。圖片由J. Vonck、D. Parcej和D. Mills提供。

諾貝爾化學獎表彰的是一項稱為冷凍電鏡的技術，這一技術依賴于GPU來加速圖形處理、并重建高分子結構。

據(jù)了解，如今研究員們能夠利用冷凍電鏡，在分子運動過程中將其冷凍，在原子分辨率水平下對其進行描繪，以查看前所未有的生物過程。

這讓我們對生命中涉及的化學問題也有了更深的理解，對于新藥開發(fā)也具有關鍵性意義。 諾貝爾獎委員會也在一份聲明中表示：“這一方法將生物化學推向了新紀元。”

在冷凍電鏡中，科學家們能夠捕捉到大量高分辨率的圖像。他們利用RELION（REgularised LIkelihood OptimisatioN的縮寫，發(fā)音同rely-on）這一由GPU加速的開源軟件程序來處理并重建3D圖像。

冷凍電鏡正在幫助科學家們更好地理解疾病。他們采用這一技術來探索引起抗生素耐藥性的蛋白質架構，并生成與阿爾茨海默病相關酶的3D結構，去年科學家們還借助它來更好地了解了蚊媒寨卡病毒。

一組研究團隊也采用同樣的技術找出了與人體生物鐘相關的蛋白質結構，這一進展也于今年獲得了諾貝爾醫(yī)學獎的認可。2015年，Nature Methods雜志也將冷凍電鏡評為當年的“年度技術（Method of the Year）”。

GPU協(xié)力探索宇宙時空

這一計算機仿真圖像顯示了兩個黑洞的碰撞，這是LIGO（激光干涉引力波天文臺）首次觀測到的強力事件。圖片通過SXS(Simulating eXtreme Spacetimes)項目生成。

諾貝爾物理學獎標志著數(shù)十年來關于引力波的探索取得階段性進展。這一百年前就被預測到的現(xiàn)象，如今通過激光干涉引力波天文臺首次被觀測到。

引力波是時空結構波動，由諸如黑洞碰撞的事件所引發(fā)，這也讓探測引力波能力成為更好地理解宇宙的關鍵所在。在這一獎項于斯德哥爾摩公布時，一位諾貝爾委員會成員便稱其為“震撼全世界的發(fā)現(xiàn)”。

GPU也在這項研究中發(fā)揮了效力，通過負責處理LIGO觀測臺在華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓采集到的數(shù)據(jù)，使得2015年的首次引力波探測成為可能。

當時研究員們剛剛構建好最為先進的LIGO，一對黑洞的強烈碰撞所產生的震動就猛烈地撞擊到了位于路易斯安那州和華盛頓州的探測器，發(fā)出尖銳的上揚聲調，持續(xù)了五分之一秒。由劇烈撞擊產生的引力波經歷了13億年才抵達了LIGO探測器。

這一發(fā)現(xiàn)不僅證實了愛因斯坦相對論的核心要素，還開辟了基于引力波研究的新型天文學。自2015年以來，LIGO 又探測到了三次引力波，也都是由黑洞碰撞所產生的。