¿Cuánta potencia informática se necesitaría para simular un cuerpo humano a funciones celulares individuales?

Voy a dar solo dos centavos en lugar de responder realmente. En primer lugar, creo que sería una cantidad impía de potencia informática. Si el cuerpo tiene 4 billones de células, cada una de las cuales realiza una tonelada de tareas diferentes, está compuesta por 100 billones de átomos donde las funciones celulares a veces son tan bajas que dependen de átomos individuales, entonces ya puede ver cómo son los requisitos computacionales. va a explotar más allá del control. Pero, cómo exactamente quieres simular las cosas va a afectar mucho esta pregunta.

Por ejemplo, supongamos que desea hacer una simulación donde se almacena el estado de cada celda y cada ciclo de la simulación simula avanzar en el tiempo una cantidad específica de tiempo, como un segundo. Los requisitos computacionales serán mucho menores que si opta por discretizar el tiempo en milisegundos o nanosegundos. Si asumimos que el tiempo es continuo, entonces es esencialmente infinitamente divisible y uno debe elegir un punto de corte específico para sus simulaciones que tendrá un efecto drástico en los requisitos computacionales, tal vez incluso llevándolos de poco realistas a realísticamente alcanzables.

A continuación, uno realmente debe pensar en cómo desea simular las celdas. ¿Desea hacer muchas suposiciones sobre cómo trata las ‘funciones celulares individuales’, tratándolas como operaciones a gran escala o desea simular la granularidad de los átomos en movimiento? Nuevamente, si desea simular hasta el nivel de átomos, los requisitos computacionales serán una locura. Si, en cambio, tuviera que elegir un cierto número de ‘funciones celulares de alto nivel’ y se le ocurrieran algunas descripciones simples de las operaciones computacionales que realizan en la célula y las células circundantes, entonces esto sería mucho más factible. Por ejemplo, cuando un amigo mío trabajó en LANL haciendo simulaciones de cuerpos celestes, hicieron muchas suposiciones simplificadoras para simular sus movimientos a un nivel mucho más alto que los átomos, para poder hacerlo.

Una nota final, uno debería comenzar a pensar en las interacciones entre las células. Si las células se simularan de forma aislada, sería mucho más fácil simular muchos órdenes de magnitud que cuando interactúan con las células circundantes. Obviamente, esto no es realista para simularlos de forma aislada. Entonces, al simular que cada célula puede afectar a otras células, ¿con cuántas células del cuerpo debería poder hablar cada célula? ¿Cada célula del cuerpo? ¿Solo las células que se tocan directamente? Simplemente pensando en las comunicaciones celulares, podemos ver cuán inflados se vuelven los requisitos de cálculo. Por ejemplo, si busca la cantidad de células cerebrales, verá que hay 100 mil millones, pero hay estimaciones de que hay hasta 1,000 trillones de conexiones de sinapsis donde las células se comunican entre sí. Ahora imagine esto en la escala de un cuerpo humano completo con 4 billones de células donde algunas comunicaciones pueden realizarse a través de grandes extensiones del cuerpo humano a través de cosas como el flujo sanguíneo.