地球上每一个生命的蓝图都蕴藏于DNA之中。而如何理解这段基因密码,不仅关乎医学诊断与疾病治疗,更牵动整个生态系统的存续与平衡。
自20世纪60年代DNA双螺旋结构揭示以来,生物学进入分子时代。五十载光阴中,分子遗传学、免疫学、细胞生物学等新兴学科不断涌现,生命之谜被逐步揭开。
进入21世纪后,我们迈入“后基因组时代”,研究重点从基因测序转向功能解析与系统整合。
2018年,一项涉及全球生态的宏大项目——“地球生物基因组计划”(Earth BioGenome Project,EBP)正式启动,旨在全面解码地球生物的基因图谱。
作为EBP的英国部分,Wellcome Sanger威康桑格研究所(以下简称桑格研究所)发起了“生命之树计划”,目标是对不列颠及爱尔兰群岛的7万个物种进行基因组测序。
尽管研究范围聚焦英国,其数据却具有全球意义——目前,该研究所贡献了EBP项目中超过70%的基因组数据,所有数据均向全球研究者开放。
然而,要真正释放这些基因数据的价值,离不开强大的计算能力支撑。
以现代基础架构
解码生命之谜
随着测序物种不断扩展、数据量呈指数级增长,传统的分析方式已难以应对日益复杂的基因解析任务。
正是在这一背景下,高性能计算与智能系统成为推动基因研究从“读取”走向“理解”的关键力量。
为充分发挥现代算力与基础架构在解码生命密码方面的潜力,威康桑格研究所与戴尔科技集团建立了长期且深入的合作关系。多年来,研究所持续依托戴尔的高性能计算解决方案,推动多项开创性基因组研究的开展。
目前,桑格研究所的本地数据中心已管理超过100PB的精选基因数据,如何高效管理这一庞大资源并充分挖掘其科研价值,已成为研究所面临的核心课题。
与此同时,基因组测序的复杂性要求计算基础设施的变革性进步,部分物种的研究基因组的复杂性极高。
例如槲寄生生物,其基因组规模是人类基因组的30倍。解析这样的生命密码,亟需前所未有的高性能计算架构。
正因如此,桑格研究所准备进一步扩大合作,引入戴尔先进的计算基础设施,以推动基因组测序与组装走向更高精度与更快速度。
打破不可能的界限
实现基因解码飞跃
该项目由研究所信息学支持小组负责人Peter Clapham博士领导,管理超过5万个高性能计算核心,而搭载英特尔CPU和NVIDIA GPU的Dell PowerEdge XE系列服务器成为其基因组引擎的基础。
Dell PowerEdge XE系列是专为HPC超级计算群集设计的高性能应用程序服务器,十分适用于大规模自然语言处理、神经网络应用程序等计算密集型工作负载。
强大的算力助推之下,原本难以企及的槲寄生基因组被成功解析,打开了以往不可触及的研究路径。
更令人瞩目的是效率的跃升:如今,桑格研究所每七小时即可完成一个基因组的测序与组装,而在早期,完成一份基因组草图需耗时数年。
“在特定的项目中,我们从十年生成三个基因组,发展到每七小时生成一个。这种速度与质量的转变,正在重新定义科学可能性的边界。”
——Dr. Kerstin Howe
威康桑格研究所生产基因组学负责人
敏捷数据管理
本地驱动基因创新
面对每日产生的海量基因数据,桑格研究所对本地基础设施的选择尤为关键,超过100PB的精选基因序列数据使其管理复杂度前所未有。
此外,戴尔钛金合作伙伴Boxxe作为系统集成商,保障了系统部署的高标准与一致性。
结合戴尔科技集团为其提供的本地基础设施,不仅使得该研究所能够满足当前的需求,同时也研究所未来的扩展及其他大型数据中心的协同铺平了道路。
“戴尔和Boxxe的协作,确保了我们的系统能够以有效、一致的方式部署,使我们能够根据需要持续构建、扩展并演进我们的技术平台。”
——Dr. Peter Clapham
威康桑格研究所信息支持小组组长
赋能全球科学研究
推动生命科学的未来
戴尔科技集团始终致力于以科技创新推动人类进步,而与威康桑格研究所的合作,正是这一使命的生动体现——通过构建面向智能时代的高性能计算基础,助力科学家揭开DNA中潜藏的奥秘。
这些发现,不仅守护着濒危物种,更在全球生态保护与生物医学发展中,播下希望的种子,为每一段生命密码,赋予解码的可能。