支撑科研创新 荣联助力西湖大学冷冻电镜数据分析平台建设

　　西湖大学是一所社会力量举办、国家重点支持的新型高等学校。大学生命科学学院致力于研究生命现象和疾病机理以及研发生物医药新技术和疾病诊治新方法，培养具有生物、医学、化学、生物医学工程、药学等多学科背景的顶尖复合型创新人才，建立世界一流的生物医学研究和人才培养基地。生命科学学院已建成生物医学实验技术平台和实验动物中心，下设冷冻电镜平台、质谱平台、流式平台、 显微成像平台、基因组平台、代谢平台、生物信息大数据平台、高通量平台和表型分析平台，为科研和教学提供有力支持。

　　其中，冷冻电镜是结构生物学研究的重要手段，依靠冷冻电镜技术，很多以往‘看不清’的生物大分子结构就能得到认识和解析。通过冷冻电镜，原先无法被X射线衍射观察到的分子结构细节也能一览无遗，而且由于繁琐艰辛的晶体生长和筛选过程完全免除，大大提高了结构解析的效率。

　　要满足实验室使用需求，面临着以下挑战：下机数量巨大，达每天5TB的数据量;电镜服务器到存储网络受限;CPU+GPU易购计算集群不易维护;单套存储难以满足众多场景需求;数据预处理软件众多，预处理尚未全自动化，流程依赖复杂。

　　荣联冷冻电镜数据分析解决方案

　　冷冻电镜数据分析系统为用户提供了全套的冷冻电镜数据分析计算、存储解决方案。用户通过采购冷冻电镜和荣联科技提供的数据分析系统，即具备了完全的冷冻电镜结构分析能力。

　　冷冻电镜业务流程

　　智能化冷冻电镜数据分析平台为用户提供了全套的冷冻电镜数据分析计算、存储解决方案。用户通过冷冻电镜和数据分析系统具备了完全的冷冻电镜结构分析能力。该平台可以直接接入和控制冷冻电镜光学系统，实现从数据采集到二维和三维生物结构的分析。系统的设计着眼于各种规模的冷冻电镜设施，针对多用户场景下规模化的冷冻电镜数据计算实践中的痛点问题，支持全自动化的数据分析流程和实时数据质量信息反馈，具有完备的、可视化的数据管理以及计算历史追踪和统计分析能力。

　　冷冻电镜数据分析系统包含基础资源层、系统层、应用层(即软件层)和用户层四个层次。基础资源层针对冷冻电镜数据的特点，提供最优化的计算、存储、网络架构设计;系统层实现数据管理、自化流程管理和作业调度;应用层以冷冻电镜应用软件为核心，进行数据的分析和处理，用户层提供强大的用户监控和远程操控能力。

　　荣联助力西湖大学冷冻电镜数据分析平台建设

　　西湖大学冷冻电镜平台主要承担对电镜图片预处理与长期保存功能，荣联为其搭建智能化冷冻电镜数据分析平台，打通下机数据采集、传输壁垒，使数据预处理，数据可视化，2D、3D 分析更加高效。

　　冷冻电镜数据分析系统基础架构

　　本次项目重点建设了冷冻电镜平台的数据分析计算系统，包括在线图片处理服务器及预解析室、主存储池、GPU集群及附属计算存储系统等，重点包括3个预处理单元,高速本地存储;10个图形工作站;40个GPU节点以及1.3PB分布式存储等。其中GPU高性能计算集群及其相关环境，为大数据的高效处理和分析提供创新机制，还可依据下机数据的通量，以及数据处理的时效性精准匹配所需资源量。

　　西湖大学生命科学实验室冷冻电镜平台重点支持结构生物学研究，很多以往‘看不清’的生物大分子结构能够得到认识和解析，对探索生命奥秘、了解人类自身有着重要的作用。疫情期间，西湖大学冷冻电镜成功解析新冠病毒细胞受体空间结构。

　　荣联作为国内领先的数字化服务提供商，拥有二十余年的信息服务经验，在西湖大学成立初期就积极配合学校推进信息化建设，为西湖大学建设了校级信息化平台、为生命科学学院建设了冷冻电镜平台、承担了西湖大学智算平台总体建设工作，通过专业解决方案和丰富的项目实施经验，全面助力西湖大学的科研平台建设。