西湖大學(xué)是一所社會(huì)力量舉辦、國家重點(diǎn)支持的新型高等學(xué)校。大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院致力于研究生命現(xiàn)象和疾病機(jī)理以及研發(fā)生物醫(yī)藥新技術(shù)和疾病診治新方法，培養(yǎng)具有生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、藥學(xué)等多學(xué)科背景的頂尖復(fù)合型創(chuàng)新人才，建立世界一流的生物醫(yī)學(xué)研究和人才培養(yǎng)基地。生命科學(xué)學(xué)院已建成生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，下設(shè)冷凍電鏡平臺(tái)、質(zhì)譜平臺(tái)、流式平臺(tái)、 顯微成像平臺(tái)、基因組平臺(tái)、代謝平臺(tái)、生物信息大數(shù)據(jù)平臺(tái)、高通量平臺(tái)和表型分析平臺(tái)，為科研和教學(xué)提供有力支持。

其中，冷凍電鏡是結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的重要手段，依靠冷凍電鏡技術(shù)，很多以往‘看不清’的生物大分子結(jié)構(gòu)就能得到認(rèn)識(shí)和解析。通過冷凍電鏡，原先無法被X射線衍射觀察到的分子結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)也能一覽無遺，而且由于繁瑣艱辛的晶體生長和篩選過程完全免除，大大提高了結(jié)構(gòu)解析的效率。

要滿足實(shí)驗(yàn)室使用需求，面臨著以下挑戰(zhàn)：下機(jī)數(shù)量巨大，達(dá)每天5TB的數(shù)據(jù)量；電鏡服務(wù)器到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)受限；CPU+GPU易購計(jì)算集群不易維護(hù)；單套存儲(chǔ)難以滿足眾多場景需求；數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件眾多，預(yù)處理尚未全自動(dòng)化，流程依賴復(fù)雜。

榮聯(lián)冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析解決方案

冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)為用戶提供了全套的冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析計(jì)算、存儲(chǔ)解決方案。用戶通過采購冷凍電鏡和榮聯(lián) 科技 提供的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，即具備了完全的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)分析能力。

冷凍電鏡業(yè)務(wù)流程

智能化冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為用戶提供了全套的冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析計(jì)算、存儲(chǔ)解決方案。用戶通過冷凍電鏡和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)具備了完全的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)分析能力。該平臺(tái)可以直接接入和控制冷凍電鏡光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到二維和三維生物結(jié)構(gòu)的分析。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)著眼于各種規(guī)模的冷凍電鏡設(shè)施，針對多用戶場景下規(guī)模化的冷凍電鏡數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)踐中的痛點(diǎn)問題，支持全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)分析流程和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量信息反饋，具有完備的、可視化的數(shù)據(jù)管理以及計(jì)算歷史追蹤和統(tǒng)計(jì)分析能力。

冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包含基礎(chǔ)資源層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層（即軟件層）和用戶層四個(gè)層次。基礎(chǔ)資源層針對冷凍電鏡數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提供最優(yōu)化的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、自化流程管理和作業(yè)調(diào)度；應(yīng)用層以冷凍電鏡應(yīng)用軟件為核心，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，用戶層提供強(qiáng)大的用戶監(jiān)控和遠(yuǎn)程操控能力。

榮聯(lián)助力西湖大學(xué)冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析平臺(tái)建設(shè)

西湖大學(xué)冷凍電鏡平臺(tái)主要承擔(dān)對電鏡圖片預(yù)處理與長期保存功能，榮聯(lián)為其搭建智能化冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，打通下機(jī)數(shù)據(jù)采集、傳輸壁壘，使數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)可視化，2D、3D 分析更加高效。

冷凍電鏡數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)

本次項(xiàng)目重點(diǎn)建設(shè)了冷凍電鏡平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析計(jì)算系統(tǒng)，包括在線圖片處理服務(wù)器及預(yù)解析室、主存儲(chǔ)池、GPU集群及附屬計(jì)算存儲(chǔ)系統(tǒng)等，重點(diǎn)包括3個(gè)預(yù)處理單元,高速本地存儲(chǔ)；10個(gè)圖形工作站；40個(gè)GPU節(jié)點(diǎn)以及1.3PB分布式存儲(chǔ)等。其中GPU高性能計(jì)算集群及其相關(guān)環(huán)境，為大數(shù)據(jù)的高效處理和分析提供創(chuàng)新機(jī)制，還可依據(jù)下機(jī)數(shù)據(jù)的通量，以及數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性精準(zhǔn)匹配所需資源量。

西湖大學(xué)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室冷凍電鏡平臺(tái)重點(diǎn)支持結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究，很多以往‘看不清’的生物大分子結(jié)構(gòu)能夠得到認(rèn)識(shí)和解析，對探索生命奧秘、了解人類自身有著重要的作用。疫情期間，西湖大學(xué)冷凍電鏡成功解析新冠病毒細(xì)胞受體空間結(jié)構(gòu)。

榮聯(lián)作為國內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)字化服務(wù)提供商，擁有二十余年的信息服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，在西湖大學(xué)成立初期就積極配合學(xué)校推進(jìn)信息化建設(shè)，為西湖大學(xué)建設(shè)了校級信息化平臺(tái)、為生命科學(xué)學(xué)院建設(shè)了冷凍電鏡平臺(tái)、承擔(dān)了西湖大學(xué)智算平臺(tái)總體建設(shè)工作，通過專業(yè)解決方案和豐富的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，全面助力西湖大學(xué)的科研平臺(tái)建設(shè)。