支撐科研創新 榮聯助力西湖大學冷凍電鏡數據分析平臺建設

　　西湖大學是一所社會力量舉辦、國家重點支持的新型高等學校。大學生命科學學院致力于研究生命現象和疾病機理以及研發生物醫藥新技術和疾病診治新方法，培養具有生物、醫學、化學、生物醫學工程、藥學等多學科背景的頂尖復合型創新人才，建立世界一流的生物醫學研究和人才培養基地。生命科學學院已建成生物醫學實驗技術平臺和實驗動物中心，下設冷凍電鏡平臺、質譜平臺、流式平臺、 顯微成像平臺、基因組平臺、代謝平臺、生物信息大數據平臺、高通量平臺和表型分析平臺，為科研和教學提供有力支持。

　　其中，冷凍電鏡是結構生物學研究的重要手段，依靠冷凍電鏡技術，很多以往‘看不清’的生物大分子結構就能得到認識和解析。通過冷凍電鏡，原先無法被X射線衍射觀察到的分子結構細節也能一覽無遺，而且由于繁瑣艱辛的晶體生長和篩選過程完全免除，大大提高了結構解析的效率。

　　要滿足實驗室使用需求，面臨著以下挑戰：下機數量巨大，達每天5TB的數據量;電鏡服務器到存儲網絡受限;CPU+GPU易購計算集群不易維護;單套存儲難以滿足眾多場景需求;數據預處理軟件眾多，預處理尚未全自動化，流程依賴復雜。

　　榮聯冷凍電鏡數據分析解決方案

　　冷凍電鏡數據分析系統為用戶提供了全套的冷凍電鏡數據分析計算、存儲解決方案。用戶通過采購冷凍電鏡和榮聯科技提供的數據分析系統，即具備了完全的冷凍電鏡結構分析能力。

　　冷凍電鏡業務流程

　　智能化冷凍電鏡數據分析平臺為用戶提供了全套的冷凍電鏡數據分析計算、存儲解決方案。用戶通過冷凍電鏡和數據分析系統具備了完全的冷凍電鏡結構分析能力。該平臺可以直接接入和控制冷凍電鏡光學系統，實現從數據采集到二維和三維生物結構的分析。系統的設計著眼于各種規模的冷凍電鏡設施，針對多用戶場景下規模化的冷凍電鏡數據計算實踐中的痛點問題，支持全自動化的數據分析流程和實時數據質量信息反饋，具有完備的、可視化的數據管理以及計算歷史追蹤和統計分析能力。

　　冷凍電鏡數據分析系統包含基礎資源層、系統層、應用層(即軟件層)和用戶層四個層次。基礎資源層針對冷凍電鏡數據的特點，提供最優化的計算、存儲、網絡架構設計;系統層實現數據管理、自化流程管理和作業調度;應用層以冷凍電鏡應用軟件為核心，進行數據的分析和處理，用戶層提供強大的用戶監控和遠程操控能力。

　　榮聯助力西湖大學冷凍電鏡數據分析平臺建設

　　西湖大學冷凍電鏡平臺主要承擔對電鏡圖片預處理與長期保存功能，榮聯為其搭建智能化冷凍電鏡數據分析平臺，打通下機數據采集、傳輸壁壘，使數據預處理，數據可視化，2D、3D 分析更加高效。

　　冷凍電鏡數據分析系統基礎架構

　　本次項目重點建設了冷凍電鏡平臺的數據分析計算系統，包括在線圖片處理服務器及預解析室、主存儲池、GPU集群及附屬計算存儲系統等，重點包括3個預處理單元,高速本地存儲;10個圖形工作站;40個GPU節點以及1.3PB分布式存儲等。其中GPU高性能計算集群及其相關環境，為大數據的高效處理和分析提供創新機制，還可依據下機數據的通量，以及數據處理的時效性精準匹配所需資源量。

　　西湖大學生命科學實驗室冷凍電鏡平臺重點支持結構生物學研究，很多以往‘看不清’的生物大分子結構能夠得到認識和解析，對探索生命奧秘、了解人類自身有著重要的作用。疫情期間，西湖大學冷凍電鏡成功解析新冠病毒細胞受體空間結構。

　　榮聯作為國內領先的數字化服務提供商，擁有二十余年的信息服務經驗，在西湖大學成立初期就積極配合學校推進信息化建設，為西湖大學建設了校級信息化平臺、為生命科學學院建設了冷凍電鏡平臺、承擔了西湖大學智算平臺總體建設工作，通過專業解決方案和豐富的項目實施經驗，全面助力西湖大學的科研平臺建設。