云時(shí)代已來(lái)，華為云HPC助基因檢測(cè)挑戰(zhàn)更多“不可能”

一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠疫情，加速人們對(duì)基因檢測(cè)技術(shù)的利用。曾經(jīng)略顯陌生的“核酸檢測(cè)”因?yàn)橐咔榈牡贡?，成為見諸媒體頻率最高的詞匯。核酸檢測(cè)以其快速和準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，成為防控疫情的最佳利器?；驒z測(cè)技術(shù)也迎來(lái)快速發(fā)展的最佳契機(jī)。

外部政策上，2015年起，我國(guó)就已經(jīng)啟動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃，而基因測(cè)序就處于最核心的位置。這幾年隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，生物醫(yī)藥領(lǐng)域在大數(shù)據(jù)的加持下，涌現(xiàn)出多種創(chuàng)新性應(yīng)用場(chǎng)景，全方位加快藥物研發(fā)、完善罕見病診治閉環(huán)，進(jìn)一步推動(dòng)精準(zhǔn)預(yù)防和治療的實(shí)現(xiàn)。

從市場(chǎng)環(huán)境來(lái)看，近幾年，更多基因行業(yè)的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在算力的提升上加大投入力度，著力于發(fā)展支撐基因測(cè)序發(fā)展的HPC（高性能計(jì)算解決方案）。一直以來(lái)，HPC都處于計(jì)算產(chǎn)業(yè)金字塔的塔尖位置，它能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)下豐富場(chǎng)景下的多樣化計(jì)算需求，在基因制藥、航空航天、石油勘探等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

多樣性計(jì)算塑造未來(lái)，基因產(chǎn)業(yè)在HPC的助力下，正乘勢(shì)而起。

按場(chǎng)景需求靈活調(diào)用算力，HPC助力基因檢測(cè)高效處理大數(shù)據(jù)

基因檢測(cè)隨著基因測(cè)序成本的降低被廣泛使用。但市場(chǎng)需求的增加也對(duì)基因檢測(cè)提出了更高的要求?；驒z測(cè)需要適應(yīng)目標(biāo)人群快速增長(zhǎng)、檢測(cè)越來(lái)越復(fù)雜的現(xiàn)狀，提高對(duì)大數(shù)據(jù)的處理能力。

金域醫(yī)學(xué)生信總監(jiān)孫明明已在生物信息行業(yè)深耕13年，面對(duì)這樣的現(xiàn)狀，他深有感觸地說(shuō)：“基因測(cè)序短時(shí)間內(nèi)就能夠產(chǎn)出PB級(jí)的海量數(shù)據(jù)，因此只有通過(guò)更高性能的服務(wù)器與更快速的分析算法，才能滿足如此大量且多樣化的數(shù)據(jù)需求，讓數(shù)據(jù)價(jià)值得以更大程度的體現(xiàn)。“那究竟什么樣的HPC才適合臨床基因檢測(cè)呢？孫明明給出答案：“首先我們將檢測(cè)需求進(jìn)行場(chǎng)景分類，然后根據(jù)相應(yīng)場(chǎng)景選擇合適的HPC?！?/span>

·場(chǎng)景一：大量集中型送檢，此場(chǎng)景檢測(cè)數(shù)據(jù)量巨大，因此需要本地端有一個(gè)大規(guī)模的HPC來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這樣構(gòu)建的優(yōu)勢(shì)在于可以將HPC與大型測(cè)序儀進(jìn)行一個(gè)穩(wěn)定的內(nèi)網(wǎng)連接，可以保證臨床數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性和穩(wěn)定性；

·場(chǎng)景二：少量分散型送檢，針對(duì)一些小規(guī)模醫(yī)療機(jī)構(gòu)，它們所產(chǎn)生的基因檢測(cè)數(shù)據(jù)量通常較小，構(gòu)建本地HPC成本太高。因此可采用云端HPC的部署方式，這樣既能滿足醫(yī)療機(jī)構(gòu)的檢測(cè)需求，同時(shí)能夠解決成本問(wèn)題。

孫明明說(shuō)：“將需求按照?qǐng)鼍胺诸惡?，HPC的部署方式就明朗化了。但其中本地HPC因會(huì)受到部署場(chǎng)地及供貨周期的制約，如果遇到檢測(cè)量劇增的突發(fā)事件，無(wú)法做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的硬件資源擴(kuò)展。如何解決？我們選擇了華為云提供的資源混合調(diào)度方案，通過(guò)它動(dòng)態(tài)拓展的特性解決了這個(gè)問(wèn)題?！彼硎?，采用了現(xiàn)在的整合方式后，本地HPC和云端HPC可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，只要設(shè)立一個(gè)統(tǒng)一的管理節(jié)點(diǎn)，就能同時(shí)管理線下和云端的計(jì)算資源，當(dāng)本地HPC負(fù)載過(guò)高時(shí)，數(shù)據(jù)分析服務(wù)會(huì)自動(dòng)推送到云端，有效解決了本地算力不足的困擾。

談及未來(lái)，孫明明表示：“目前，金域醫(yī)學(xué)的業(yè)務(wù)已經(jīng)覆蓋了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上中下游。希望未來(lái)能與合作伙伴共同努力，將大技術(shù)平臺(tái)、大服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、大樣本、大數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合起來(lái)，構(gòu)建‘檢驗(yàn)+’的生態(tài)圈，并通過(guò)這個(gè)生態(tài)圈加快大樣本、大數(shù)據(jù)、醫(yī)檢技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展和突破。”

滿足三代基因測(cè)序多樣性需求，華為云HPC高性能成首選

在基因測(cè)序中，測(cè)序的長(zhǎng)讀長(zhǎng)能有效提升基因組組裝的完整性。相對(duì)于二代測(cè)序，三代測(cè)序的長(zhǎng)讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，能夠幫助它突破二代測(cè)序短讀長(zhǎng)技術(shù)在人類遺傳疾病研究、動(dòng)植物基因組完成圖組裝等方面的瓶頸、提升其在疾病診斷、分子育種中提供決策依據(jù)的能力。（備注：讀長(zhǎng)指的是測(cè)序反應(yīng)所能測(cè)得序列的長(zhǎng)度）

三代測(cè)序的單張芯片的測(cè)序數(shù)據(jù)量會(huì)達(dá)到100Gb以上，而希望組生產(chǎn)中心一年將會(huì)消耗近萬(wàn)張測(cè)序芯片，算上衍生出的大于測(cè)序數(shù)據(jù)數(shù)倍的原始數(shù)據(jù)，三代測(cè)序所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量會(huì)是海量的，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析符合大數(shù)據(jù)的特征。武漢希望組COO劉雷博士介紹，在三代測(cè)序中，無(wú)論是PacBio測(cè)序儀還是Oxford Nanopore測(cè)序儀，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包含了分析所用的fastq數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)的原始格式bam，fast5等；而這些bam，fast5格式往往會(huì)是原始數(shù)據(jù)的5~10倍。因此處理這些龐大的數(shù)據(jù)，對(duì)于算力的要求很高。那么究竟什么樣的HPC是三代測(cè)序的“理想型”呢？

劉雷博士認(rèn)為，由于基因測(cè)序的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)隱私安全息息相關(guān)，因此，符合要求的、理想的HPC首先應(yīng)該是安全可控的，從而確保在復(fù)雜的環(huán)境中保障基因數(shù)據(jù)的安全；其次要具備良好的性價(jià)比，在性能滿足需求的同時(shí)盡可能節(jié)約成本?！拔覀兿Ｍ麑?duì)計(jì)算資源進(jìn)行合理調(diào)配，利用公有云對(duì)大量非敏感業(yè)務(wù)進(jìn)行快速交付和流程調(diào)優(yōu)，少量敏感業(yè)務(wù)運(yùn)行于本地以滿足企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)隱私保障的要求?；谏鲜隹紤]，我們最終選擇了華為云提供的資源混合調(diào)度方案實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)算資源的整合。該解決方案的多面性為我們提供了更多選擇，非常好地滿足了我們對(duì)HPC的需求?！眲⒗自u(píng)論道。

逐漸完善的檢測(cè)技術(shù)和不斷降低的設(shè)備成本使基因測(cè)序被越來(lái)越多的人認(rèn)可，其巨大的發(fā)展?jié)摿ξ阌怪靡?。劉雷表示，在?jiān)持三代測(cè)序技術(shù)應(yīng)用不斷迭代的同時(shí)，希望組將與合作伙伴攜手共建基于生態(tài)測(cè)序的高性能計(jì)算機(jī)群，為全世界的客戶提供優(yōu)質(zhì)的生態(tài)測(cè)序分析和存儲(chǔ)的服務(wù)。

華為云使能基因測(cè)序行業(yè)，低成本適配云時(shí)代

毫無(wú)疑問(wèn)，數(shù)據(jù)會(huì)隨著基因檢測(cè)能力的提升成爆發(fā)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)HPC的性能要求也會(huì)相應(yīng)提高，對(duì)解決方案提供商的選擇也會(huì)越發(fā)謹(jǐn)慎和嚴(yán)苛。在當(dāng)下，怎樣的HPC才能適配不斷發(fā)展的醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)，什么樣的云廠商才會(huì)得到檢測(cè)行業(yè)的青睞？

華為云基因行業(yè)解決方案總監(jiān)嚴(yán)斌表示，理想的HPC不僅要滿足用戶對(duì)集群易用性和高性能的要求，還需考慮綜合性價(jià)比。華為云推出的資源混合調(diào)度方案，不僅可以一站式管理本地-公有云計(jì)算資源，還可管理x86虛擬機(jī)和鯤鵬虛擬機(jī)的混合資源池，從而為客戶提供更高性價(jià)比的HPC集群。同時(shí)，華為云還提供基因容器和醫(yī)療智能體等行業(yè)解決方案，從版本管理、狀態(tài)監(jiān)控、費(fèi)用審核和資源消耗等多個(gè)維度對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)，從而進(jìn)一步提高整體方案的性價(jià)比。

“我們希望華為云作為行業(yè)的黑土地，提供更多的創(chuàng)新方案，使能基因測(cè)序行業(yè)在云時(shí)代高速、穩(wěn)定和智能地發(fā)展前行?！眹?yán)斌如是說(shuō)。

基因檢測(cè)行業(yè)正處于高速發(fā)展的黃金期。算力是決定其能走多遠(yuǎn)的關(guān)鍵性因素。當(dāng)下，HPC也在和基因檢測(cè)行業(yè)一起接受市場(chǎng)和用戶的考驗(yàn)，在多樣化場(chǎng)景中不斷迭代和進(jìn)化。經(jīng)此一役，HPC和基因檢測(cè)也將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。