地球上每一個生命的藍(lán)圖都蘊(yùn)藏于DNA之中。而如何理解這段基因密碼，不僅關(guān)乎醫(yī)學(xué)診斷與疾病治療，更牽動整個生態(tài)系統(tǒng)的存續(xù)與平衡。

自20世紀(jì)60年代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)揭示以來，生物學(xué)進(jìn)入分子時(shí)代。五十載光陰中，分子遺傳學(xué)、免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等新興學(xué)科不斷涌現(xiàn)，生命之謎被逐步揭開。

進(jìn)入21世紀(jì)后，我們邁入“后基因組時(shí)代”，研究重點(diǎn)從基因測序轉(zhuǎn)向功能解析與系統(tǒng)整合。

2018年，一項(xiàng)涉及全球生態(tài)的宏大項(xiàng)目——“地球生物基因組計(jì)劃”（Earth BioGenome Project，EBP）正式啟動，旨在全面解碼地球生物的基因圖譜。

作為EBP的英國部分，Wellcome Sanger威康桑格研究所（以下簡稱桑格研究所）發(fā)起了“生命之樹計(jì)劃”，目標(biāo)是對不列顛及愛爾蘭群島的7萬個物種進(jìn)行基因組測序。

盡管研究范圍聚焦英國，其數(shù)據(jù)卻具有全球意義——目前，該研究所貢獻(xiàn)了EBP項(xiàng)目中超過70%的基因組數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均向全球研究者開放。

然而，要真正釋放這些基因數(shù)據(jù)的價(jià)值，離不開強(qiáng)大的計(jì)算能力支撐。

以現(xiàn)代基礎(chǔ)架構(gòu)

解碼生命之謎

隨著測序物種不斷擴(kuò)展、數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，傳統(tǒng)的分析方式已難以應(yīng)對日益復(fù)雜的基因解析任務(wù)。

正是在這一背景下，高性能計(jì)算與智能系統(tǒng)成為推動基因研究從“讀取”走向“理解”的關(guān)鍵力量。

為充分發(fā)揮現(xiàn)代算力與基礎(chǔ)架構(gòu)在解碼生命密碼方面的潛力，威康桑格研究所與戴爾科技集團(tuán)建立了長期且深入的合作關(guān)系。多年來，研究所持續(xù)依托戴爾的高性能計(jì)算解決方案，推動多項(xiàng)開創(chuàng)性基因組研究的開展。

目前，桑格研究所的本地?cái)?shù)據(jù)中心已管理超過100PB的精選基因數(shù)據(jù)，如何高效管理這一龐大資源并充分挖掘其科研價(jià)值，已成為研究所面臨的核心課題。

與此同時(shí)，基因組測序的復(fù)雜性要求計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的變革性進(jìn)步，部分物種的研究基因組的復(fù)雜性極高。

例如槲寄生生物，其基因組規(guī)模是人類基因組的30倍。解析這樣的生命密碼，亟需前所未有的高性能計(jì)算架構(gòu)。

正因如此，桑格研究所準(zhǔn)備進(jìn)一步擴(kuò)大合作，引入戴爾先進(jìn)的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，以推動基因組測序與組裝走向更高精度與更快速度。

打破不可能的界限

實(shí)現(xiàn)基因解碼飛躍

該項(xiàng)目由研究所信息學(xué)支持小組負(fù)責(zé)人Peter Clapham博士領(lǐng)導(dǎo)，管理超過5萬個高性能計(jì)算核心，而搭載英特爾CPU和NVIDIA GPU的Dell PowerEdge XE系列服務(wù)器成為其基因組引擎的基礎(chǔ)。

Dell PowerEdge XE系列是專為HPC超級計(jì)算群集設(shè)計(jì)的高性能應(yīng)用程序服務(wù)器，十分適用于大規(guī)模自然語言處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序等計(jì)算密集型工作負(fù)載。

強(qiáng)大的算力助推之下，原本難以企及的槲寄生基因組被成功解析，打開了以往不可觸及的研究路徑。

更令人矚目的是效率的躍升：如今，桑格研究所每七小時(shí)即可完成一個基因組的測序與組裝，而在早期，完成一份基因組草圖需耗時(shí)數(shù)年。

“在特定的項(xiàng)目中，我們從十年生成三個基因組，發(fā)展到每七小時(shí)生成一個。這種速度與質(zhì)量的轉(zhuǎn)變，正在重新定義科學(xué)可能性的邊界?！?/p>

——Dr. Kerstin Howe

威康桑格研究所生產(chǎn)基因組學(xué)負(fù)責(zé)人

敏捷數(shù)據(jù)管理

本地驅(qū)動基因創(chuàng)新

面對每日產(chǎn)生的海量基因數(shù)據(jù)，桑格研究所對本地基礎(chǔ)設(shè)施的選擇尤為關(guān)鍵，超過100PB的精選基因序列數(shù)據(jù)使其管理復(fù)雜度前所未有。

此外，戴爾鈦金合作伙伴Boxxe作為系統(tǒng)集成商，保障了系統(tǒng)部署的高標(biāo)準(zhǔn)與一致性。

結(jié)合戴爾科技集團(tuán)為其提供的本地基礎(chǔ)設(shè)施，不僅使得該研究所能夠滿足當(dāng)前的需求，同時(shí)也研究所未來的擴(kuò)展及其他大型數(shù)據(jù)中心的協(xié)同鋪平了道路。

“戴爾和Boxxe的協(xié)作，確保了我們的系統(tǒng)能夠以有效、一致的方式部署，使我們能夠根據(jù)需要持續(xù)構(gòu)建、擴(kuò)展并演進(jìn)我們的技術(shù)平臺。”

——Dr. Peter Clapham

威康桑格研究所信息支持小組組長

賦能全球科學(xué)研究

推動生命科學(xué)的未來

戴爾科技集團(tuán)始終致力于以科技創(chuàng)新推動人類進(jìn)步，而與威康桑格研究所的合作，正是這一使命的生動體現(xiàn)——通過構(gòu)建面向智能時(shí)代的高性能計(jì)算基礎(chǔ)，助力科學(xué)家揭開DNA中潛藏的奧秘。

這些發(fā)現(xiàn)，不僅守護(hù)著瀕危物種，更在全球生態(tài)保護(hù)與生物醫(yī)學(xué)發(fā)展中，播下希望的種子，為每一段生命密碼，賦予解碼的可能。