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打造云端基因测序 华为云持续赋能生物信息产业

跟着我国人民生活水平的进步,人们对医疗保健的需求也在不断增加,这也为技能立异、跨界交融以及商业方法立异供给了连绵不断的新动力。基因职业在这种年代的大布景下应运而生,而且现已在产前检测、肿瘤检测、药物研制等精准医疗范畴发挥着严重的效果。

华为云

基因技能被认为是改动未来的技能之一,也是敞开生命数字化的柱石。正是依据这一点,具有前瞻性的公司在探究生命数字化,用个别化的基因数据去精准把握个别健康状况,拟定干涉办法,辅导个别坚持杰出的健康状况。

华大基因便是这样的公司。华大集团成立于1999年,是全球抢先的生命科学前沿组织。秉承“基因科技造福人类”的使命,怀有“健康美丽,做生命年代的引领者”的愿景,华大集团以“产学研”一体化的开展方法引领基因组学的立异开展。

基因测序是测序仪将不可视化的生物信息转化为可视化的文本信息,依托核算、存储和网络等IT资源,运用生物信息算法对文本信息进行剖析和研讨。这时一个强有力的IT根底设施必不可少。华大基因与华为云打开积极合作,顺利完结上云,完结了主动化测序剖析才能。

云端基因测序

跟着生命科学技能的开展,基因测序也呈现了新的开展特征。比方规范化,基因测序需求确保其成果的谨慎和可重复;职业规划化,基因测序技能已广泛使用于医疗、农业、食物等多个范畴,未来将呈现井喷式增加;渠道化,测序公司除了面向科研单位、制药公司和医疗组织供给服务外,还可为稳妥、农业、IT等多个职业供给增值服务;亲民化,测序技能不断更迭,本钱呈现超摩尔定律的下降,从“天价”下降至千美元,一般顾客均可享用技能盈利。不过这些改变也给基因公司的IT建造带来了极大的应战。

比方如安在顶峰快速呼应终究客户?测序事务一般为项目型,有显着冷季和旺季之分,旺季事务量可能是冷季的10倍以上,本地资源不足以支撑峰值资源需求。

怎么轻财物运营?按全年均值/峰值装备IT资源,一次性投入大、固定财物投入高、总本钱高、建造周期长且呈现资源搁置,简略呈现资金链断链影响公司全体运营,且3-5年后老旧设备需更新换代。

怎么提高解读功率?大部分事务软件开源,软件运转进程中未匹配适宜的IT资源,导致相同事务流的资源负载不均衡,终究导致IT资源糟蹋、有用运用率低下,然后影响整体本钱竞争力,如30X的WGS测序耗时从6小时到40小时不等,测序剖析耗时长。

怎么快速同享、牢靠存储和发掘数据潜在价值?基因测序部分事务依靠许多样本数据,数据堆集进程中需存储设备高牢靠,且必定时刻内无数据拜访需求,因而数据的存储本钱和办理本钱日益凸显,数据存储的投入产出比较低。

从以上应战,咱们能够看到选用云的IT资源交给方法关于基因公司而言可谓是“济困扶危”。基因测序分为数据搜集、测序剖析(基因转化、基因拼接、基因比对、基因注释)、数据交给(数据归档/分发)等阶段关于IT资源规范的需求也是多样化,有的阶段重视算力剖析,有的阶段重视牢靠存储。

此外,基因公司的不同开展阶段也对IT架构有着不同的需求,起步阶段是单点服务器,企业成长期是集群布置,商场事务扩张期则是本地集群与云的混合布置。作为一个新的职业,基因测序的IT人员匮乏,专业的人做专业的事,IT建造应该交给专业的人担任。

在基因测序的流程中,需求巨大的算力支撑。从某种意义上说,生命科学的研讨比赛,许多时分现已变成了一场算力的比拼。基因测序对算力的需求都是动摇的,一起关于不同生物的基因组,需求的算力也不同,这就会牵扯到核算集群的扩缩容,但传统的线下核算集群无法完结快速扩缩容,这也凸显了云核算的便利性。总归,事务上云现已成为当下基因公司的必然挑选。

详细到华大基因,曩昔核算资源比较严重,在运用峰值时,使命常常需求排队等候;一起科技服务有许多杂乱基因组,客户需求凭借不同规范的核算资源,所以云核算供给的灵敏性是最好的挑选。经过选型,华大基因终究选了华为云。

华大基因牵手华为云

2018年,华为云全球首家推出了以Kubernetes为根底的基因容器服务GCS,依据轻量级的容器技能,结合大数据、深度学习算法,为测序厂商供给了灵敏可定制的测序流程、秒级可弹性的高牢靠资源和快捷一站式用户体会,让基因测序数据的核算更省、更快、更轻松。

凭借GCS,华大基因打通了上云流程。现在华为云与华大基因完结超越300万核时核算,平稳运转超越100天,完结了环境快速布置;按需运用,应对事务动摇;高并发,2万核资源池;弹性开释,节省30%本钱;保存用户习气,兼容SGE命令行。

GCS服务为华大基因供给了全主动化测序剖析才能,经过生物信息流规划器,再杂乱的事务也能够编列到一个流程中,一键搞定测序使命;针对国内生信人规划的流程操控语法,结构简练、易懂,既满意了流程编写的易用性,一起也确保了流程搬迁的方便性;流程热力求供给十分直观的方法,随时了解测序发展,准确把握资源耗费走势,辅导优化方向;支撑条件判别,可依据判别条件,挑选履行分支,满意企业杂乱流程的办理的需求。

华为云基因测序解决计划供给完好的测序流程细粒度办理才能,一起供给云上云才能,便于用户定制范畴云渠道。此外,还供给业界干流第三方引擎编列才能,如Cromwell、SGE等。

详细到基因测序,在数据搜集阶段,华为云基因测序解决计划供给多通道完本钱地-云和云-云间的数据交互,完结低本钱、高牢靠、一站式传输、多级防护、拜访阻隔。华为云供给云专线(DC)、数据快递服务(DES)、目标存储搬迁服务(OMS)和云搬迁服务(CDM)等多种传输服务,可完本钱地机房-公有云和公有云-公有云的数据交互,一起供给API、SDK和第三方东西等协助事务人员设置存储空间拜访战略、MD5共同性校验和账户办理等,确保交互进程安全牢靠、简略易用和数据共同。

在测序剖析阶段,华为云基因测序解决计划公有云HPC可无缝移植本地IDC架构,供给高功用核算实例、简化存储流程。华为云供给了供给C3(通用核算增强型)、M2(内存优化型)、H1(高核算型Ⅰ代选用10GE网络)、H2(超高核算型Ⅱ代选用100G InfiniBand网络)高核算型等规范的ECS核算实例,匹配不同的测序剖析流程对核算和存储的配比需求;依照专属物理服务器方法供给杰出的核算功用,无虚拟化损耗,具有杰出的功用优势,用户可经过办理操控台完结裸金属服务器的主动化发放,满意拼装/拼接事务对大内存节点的需求。

此外,GCS(基因容器服务)供给一键式生信剖析渠道,支撑多资源混合调度、简略易用、精细化操控资源运用率。云容器引擎(CCE)和云容器实例(CCI)支撑多种资源(核算、存储和第三方软件)混合调度,协助事务全流程容器化改造,一起可精细化操控资源运用率和一键重现前史剖析流程

GCS还供给私有云版别,线下完结悉数线上功用,线上线下功用和环境共同,用户运用习气共同;天然打通线上线下构成容器混合云,容器镜像主动同步,资源、使用统一办理运维;单集群超大规划,满意客户超大规划数据中心诉求;独立解耦,不绑定底层根底设施,广泛支撑各类虚拟化计划:VMware、OpenS tack、FusionSphere等;支撑独立的租户体系,并可与客户租户体系对接;3种容器网络计划:Overlay L2,Underlay OVS,Underlay IPVLan,一起兼容Calico,全面掩盖各类容器网络场景;全面的运维体系,监控、日志耐久化存储,告警对接用户告警体系(SMTP、SMS),7乘24小时专业运维支撑。

在数据交给阶段,华为云基因测序解决计划供给快速交给高速通道,简化操作,安全牢靠。华为云供给云硬盘(EVS)、弹性文件服务(SFS)和目标存储服务(OBS)等多种类型的云存储服务,经过多级牢靠性架构,保证数据耐久性高达99.9999999999%(12个9),事务连续性高达99.995%,其间目标存储供给规范、低频和归档类型,存储本钱最低可达0.033元/GB/月。

继续赋能职业

如上所述,华为云基因测序解决计划供给了规范架构与继续立异,供给规范的高功用核算架构,满意本地机房与公有云无缝对接的需求,一起推出一键式生信剖析渠道协助快速布置生信流程,提高测序剖析功率和下降归纳本钱

不断赋能生信企业拓宽高附加值事务。其间大数据才能,经过核算存储别离、内存及分布式缓存、智能调度,大数据功用提高40%,本钱下降50%;人工智能才能,经过作业群组办理、拓扑感知的亲和性调度,GPU线性加速比提高35%,下降人工智能50%练习时刻;鲲鹏算力,整型核算+多核符合测序剖析,Minimap2软件在鲲鹏920下性价比抢先同代x86处理器20%。

正是这样的实力,华为云不断赋能职业。例如武汉期望组&未来组联手华为,提高基因测序功率。武汉未来组选用Kunlun超大内存裸金属服务器,承载重楼百合150G基因拼装;打通线下数据出产渠道与云端高功用核算渠道之间的网络链路,使得线下发生的数据能够快速上传到云端,然后进行后续的剖析。数据到达云端后,依据项目需求,在操控台请求满足规划的弹性云核算资源,快速完结项目。

在医疗健康职业晋级的大布景下,基因测序需求交融更多的技能手段来到达更高的精准度和科学性,华为云基因测序解决计划开释云+AI+5G的强壮动能,协助生信企业降本增效,完结职业的智能化晋级。

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