計算機協會(ACM) 授予阿曼達·蘭德爾斯 (Amanda Randles) 計算機領域 ACM 獎獲得者，表彰其通過創新算法、工具和高性能計算方法診斷和治療多種人類疾病，對計算健康做出的突破性貢獻。

蘭德爾斯是杜克大學普拉特工程學院的阿爾弗雷德·溫伯恩和維多利亞·斯托弗·莫迪凱生物醫學副教授。她以開發新的計算工具來利用世界上最強大的超級計算機來創建生物物理過程的高精度模擬而聞名。她的早期工作包括創建血液如何流經循環系統的精確 3D 模擬。最近，她和她的團隊開發了生物醫學模擬，對患者護理產生直接而具體的影響，包括模擬 700,000 次心跳(之前最先進的是 30 次心跳)、數百萬細胞的相互作用、和癌細胞在體內移動。

ACM 計算獎旨在表彰職業生涯早期到中期的計算機科學家，他們的研究貢獻具有根本性影響和廣泛影響。該獎項的 25 萬美元獎金由新一代數字服務和咨詢領域的全球領導者印孚瑟斯有限公司 (Infosys Ltd.) 提供。

血流和心臟研究的模擬

盡管 Randles 仍處于職業生涯的早期，但她已在開發計算工具領域處于領先地位，以實現高精度 3D 血流模擬來診斷和治療各種人類疾病。她對該領域的主要貢獻包括開發了第一個在整個心跳的細胞水平上模擬冠狀動脈樹的模型，使用 150 萬個計算機處理單元 (CPU) 來模擬整個人體范圍內的血流，并使用訓練機器學習模型來開發一個框架，用于預測新條件下的關鍵血流動力學指標。她還開發了一種模擬人類心臟的新方法，可以對大量患者進行心臟模擬。反過來，這些模擬導致了一系列論文的發表，她在其中證明，為了模擬復雜的血流現象，必須考慮完整的動脈樹，包括其側枝。心臟病專家還可以使用蘭德斯的完整 3D 模擬來規劃治療程序。例如，通過這些模擬，醫生可以非侵入性地確定哪些冠狀動脈病變需要治療，或者將剛性金屬支架放置到柔性動脈中可能如何影響冠狀動脈血流動力學。

Randles 的模擬 700,000 次心跳的算法是使用可穿戴數據收集設備開發的，以捕獲一個人在正常活動期間的循環狀態的完整概況。這是現有方法的重大進步，現有方法依賴于在非典型環境(例如醫生辦公室)中捕獲的獨立快照。

流體結構相互作用方面的工作

作為她利用計算機更好地了解生理學的廣泛工作的一部分，蘭德爾斯對流體結構相互作用做出了具體貢獻，該領域研究流體與固體結構相互作用的物理特性(例如血液與靜脈壁的摩擦)。她在這一領域的一項主要工作是與她的團隊合作開發自適應物理細化 (APR) 框架，用于捕獲毫米長度尺度上的細胞尺度相互作用。APR 是一項突破性技術，允許在長長度尺度上以 3D 形式捕獲細胞力學，從而大大降低計算成本(計算所需的時間和能量)，并使模擬能夠捕獲以前不可能實現的遍歷距離。重要的是，APR 將以細胞分辨率捕獲的流體量增加了至少五個數量級。在流體結構相互作用的其他工作中，蘭德爾斯的團隊開發了一種可以針對特定細胞類型進行調整的計算方法。他們通過比較癌細胞和紅細胞的微流體實驗數據來驗證這一新模型。蘭德爾斯和她的團隊還開發了新方法，使得數億個細胞的運動能夠在異構架構(集成計算機處理單元和圖形處理器的先進硬件系統)上進行處理。

腫瘤研究和癌癥預防的前景

Randles 的心血管系統建模計算工具也可用于了解腫瘤如何轉移。她正在開發精確到單個細胞和最小血管的模擬，這將追蹤腫瘤細胞通過循環到達哪些器官。腫瘤學家將能夠使用她的模型進行決策。她的模型還將更好地促進正在開發的用于過濾轉移細胞的新型植入裝置的測試。

ACM 主席 Yannis Ioannidis 表示：“開發最好的工具來幫助醫生預防疾病和改善患者護理是最有價值的努力之一。” “阿曼達·蘭德爾斯的工作解決了人類一些最重大的健康挑戰，例如心臟病和癌癥。計算機每天都在許多領域帶來重大進步。在這些進步的背后，總有人有遠見，能夠利用計算來應對科學挑戰，并具有設計和開發創新方法來應對挑戰的洞察力。阿曼達·蘭德爾斯(Amanda Randles)就是這樣一個人，她利用她的經驗和技術的廣度和深度，在計算和生物物理學的交叉領域開辟了新的可能性。我對她所取得的成就感到非常興奮，并且渴望看到她下一步將帶領我們走向何方。我一直期待著 ACM 計算獎的公布，這是繼 ACM AM 圖靈獎之后 ACM 的第二大榮譽。阿曼達加入了我們授予此獎項的一系列年輕專業人士行列，他們正在創造科學思想的新范式，并通過他們的工作展示了技術前沿的巨大潛力。”

Infosys 首席執行官 Salil Parekh 表示：“Amanda Randles 的杰出成就充分證明了她的專業技能。她的創新技術不僅將加深我們對疾病的了解，還將開啟生物醫學模擬的新時代。Amanda 富有遠見的貢獻將徹底改變該領域，并為解決棘手的醫學難題帶來希望。作為享有盛譽的 ACM 計算獎的創始贊助商，Infosys 很榮幸地表彰 Amanda Randles。”