计算机协会(ACM) 授予阿曼达·兰德尔斯 (Amanda Randles) 计算机领域 ACM 奖获得者，表彰其通过创新算法、工具和高性能计算方法诊断和治疗多种人类疾病，对计算健康做出的突破性贡献。

兰德尔斯是杜克大学普拉特工程学院的阿尔弗雷德·温伯恩和维多利亚·斯托弗·莫迪凯生物医学副教授。她以开发新的计算工具来利用世界上最强大的超级计算机来创建生物物理过程的高精度模拟而闻名。她的早期工作包括创建血液如何流经循环系统的精确 3D 模拟。最近，她和她的团队开发了生物医学模拟，对患者护理产生直接而具体的影响，包括模拟 700,000 次心跳(之前最先进的是 30 次心跳)、数百万细胞的相互作用、和癌细胞在体内移动。

ACM 计算奖旨在表彰职业生涯早期到中期的计算机科学家，他们的研究贡献具有根本性影响和广泛影响。该奖项的 25 万美元奖金由新一代数字服务和咨询领域的全球领导者印孚瑟斯有限公司 (Infosys Ltd.) 提供。

血流和心脏研究的模拟

尽管 Randles 仍处于职业生涯的早期，但她已在开发计算工具领域处于领先地位，以实现高精度 3D 血流模拟来诊断和治疗各种人类疾病。她对该领域的主要贡献包括开发了第一个在整个心跳的细胞水平上模拟冠状动脉树的模型，使用 150 万个计算机处理单元 (CPU) 来模拟整个人体范围内的血流，并使用训练机器学习模型来开发一个框架，用于预测新条件下的关键血流动力学指标。她还开发了一种模拟人类心脏的新方法，可以对大量患者进行心脏模拟。反过来，这些模拟导致了一系列论文的发表，她在其中证明，为了模拟复杂的血流现象，必须考虑完整的动脉树，包括其侧枝。心脏病专家还可以使用兰德斯的完整 3D 模拟来规划治疗程序。例如，通过这些模拟，医生可以非侵入性地确定哪些冠状动脉病变需要治疗，或者将刚性金属支架放置到柔性动脉中可能如何影响冠状动脉血流动力学。

Randles 的模拟 700,000 次心跳的算法是使用可穿戴数据收集设备开发的，以捕获一个人在正常活动期间的循环状态的完整概况。这是现有方法的重大进步，现有方法依赖于在非典型环境(例如医生办公室)中捕获的独立快照。

流体结构相互作用方面的工作

作为她利用计算机更好地了解生理学的广泛工作的一部分，兰德尔斯对流体结构相互作用做出了具体贡献，该领域研究流体与固体结构相互作用的物理特性(例如血液与静脉壁的摩擦)。她在这一领域的一项主要工作是与她的团队合作开发自适应物理细化 (APR) 框架，用于捕获毫米长度尺度上的细胞尺度相互作用。APR 是一项突破性技术，允许在长长度尺度上以 3D 形式捕获细胞力学，从而大大降低计算成本(计算所需的时间和能量)，并使模拟能够捕获以前不可能实现的遍历距离。重要的是，APR 将以细胞分辨率捕获的流体量增加了至少五个数量级。在流体结构相互作用的其他工作中，兰德尔斯的团队开发了一种可以针对特定细胞类型进行调整的计算方法。他们通过比较癌细胞和红细胞的微流体实验数据来验证这一新模型。兰德尔斯和她的团队还开发了新方法，使得数亿个细胞的运动能够在异构架构(集成计算机处理单元和图形处理器的先进硬件系统)上进行处理。

肿瘤研究和癌症预防的前景

Randles 的心血管系统建模计算工具也可用于了解肿瘤如何转移。她正在开发精确到单个细胞和最小血管的模拟，这将追踪肿瘤细胞通过循环到达哪些器官。肿瘤学家将能够使用她的模型进行决策。她的模型还将更好地促进正在开发的用于过滤转移细胞的新型植入装置的测试。

ACM 主席 Yannis Ioannidis 表示：“开发最好的工具来帮助医生预防疾病和改善患者护理是最有价值的努力之一。” “阿曼达·兰德尔斯的工作解决了人类一些最重大的健康挑战，例如心脏病和癌症。计算机每天都在许多领域带来重大进步。在这些进步的背后，总有人有远见，能够利用计算来应对科学挑战，并具有设计和开发创新方法来应对挑战的洞察力。阿曼达·兰德尔斯(Amanda Randles)就是这样一个人，她利用她的经验和技术的广度和深度，在计算和生物物理学的交叉领域开辟了新的可能性。我对她所取得的成就感到非常兴奋，并且渴望看到她下一步将带领我们走向何方。我一直期待着 ACM 计算奖的公布，这是继 ACM AM 图灵奖之后 ACM 的第二大荣誉。阿曼达加入了我们授予此奖项的一系列年轻专业人士行列，他们正在创造科学思想的新范式，并通过他们的工作展示了技术前沿的巨大潜力。”

Infosys 首席执行官 Salil Parekh 表示：“Amanda Randles 的杰出成就充分证明了她的专业技能。她的创新技术不仅将加深我们对疾病的了解，还将开启生物医学模拟的新时代。Amanda 富有远见的贡献将彻底改变该领域，并为解决棘手的医学难题带来希望。作为享有盛誉的 ACM 计算奖的创始赞助商，Infosys 很荣幸地表彰 Amanda Randles。”