我是戴小乐|新冠病毒长啥样?这面镜子告诉你

来源:戴尔    2021-04-29 17:27:01

关键字: 戴尔易安信解决方案

在这场没有硝烟的战争中,清华大学生命科学学院与戴尔科技携手,在冷冻电镜HPC平台上,通过海量数据研究,揭开了新冠病毒的真面目,让病毒以三维结构的形态,直观展现在科研人员面前,加速了疫苗研究,为抗“疫”争取了宝贵的时间。

戴小乐聊IT

新冠病毒的“长相”

是如何揭开的?

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戴尔科技集团可恶的病毒,知道你的“长相”我就有办法对付你了!跟着#戴小乐 ,来看这个非一般的照妖“镜” ?视频号      

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被广泛认可的国产新冠疫苗

研制成功的背后

离不开医疗科研人员的努力

和一位“深藏功与名”的

幕后英雄”

那就是视频中提到的

冷冻电镜技术

在这场没有硝烟的战争中,清华大学生命科学学院与戴尔科技携手,在冷冻电镜HPC平台上,通过海量数据研究,揭开了新冠病毒的真面目,让病毒以三维结构的形态,直观展现在科研人员面前,加速了疫苗研究,为抗“疫”争取了宝贵的时间

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冷冻电镜是冷冻电子显微镜的简称,就是应用冷冻固定术,在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术,让研究者能将生物分子“冻起来”,前所未有地观察分析运动过程。

2017年,三位发展冷冻电镜技术的科学家被授予诺贝尔化学奖,奠定了这一技术的主流地位。新冠疫情暴发后,借助冷冻电镜这面“照妖镜”,科学家得以在对抗病毒的过程中摸清楚它的底细,从而找到消灭病毒的突破口,这项前沿技术更为大众所了解。

让我们一起来了解下,将生物化学带入新时代的冷冻电镜,是如何成为科研好助手以及突破了哪些技术难点。

三维重构

争得宝贵先机的突破口

诞生于上个世纪70年代的冷冻电镜技术,其实经历了一个长期的发展,直到2013年才做到突破,使传统X射线、传统晶体学长期无法解决的许多重要大型复合体及膜蛋白的原子分辨率结构,一个个被迅速解决。

随着冷冻电镜在自动化、分辨率、直接电子探测技术以及高性能图像处理技术方面的大幅提高,它也越来越适合分析大的难以形成三维晶体复合体的三维结构对新冠病毒的研究突破,就是一个典型的例证。

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要得到新冠病毒的三维结构,需要通过冷冻电镜进行三维重构,而这也是冷冻电镜最大的技术难点。这项技术本身包含数据采集、图像处理、三维重构三个步骤,每一个步骤都需要采集大量的图像数据,以及对这些图像进行处理和分析,这导致三维重构计算需要花费极其漫长的时间,研究效率非常低下。

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解决这一难题的关键,在于高性能计算(HPC)以及GPU集群。

?一方面,高性能计算将多个单元的计算能力进行整合,实现了高度可靠的计算运转模式,能够对采集到的大规模样本图像数据快速进行优化,显著提高三维重构的质量。

?另一方面,GPU大量压缩了漫长的重构计算时间,为科研人员争取到大量宝贵的科研时间,在提升科研效率的同时,进一步加快了试错的迭代速度。

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而这正是戴尔科技的优势所在,戴尔易安信PowerEdge服务器等硬件产品以及HPC解决方案,能够为冷冻电镜科研院所提供理想的基础设施。

戴尔科技

点燃部署HPC的星星之火

作为首家提供HPC打包的方案厂商,戴尔科技自九十年代初期正式进入HPC领域,相继推出了高密度、高性能GPU计算服务器,以及存储加速器(DAC)等,并成立了戴尔科技HPC和AI创新实验室。

戴尔科技HPC解决方案包含了服务器、存储、网络等多个层面,将IT系统和关键基础设施融合,提供端到端的高性价比解决方案和产品组合,帮助越来越多的客户实现计算与处理加速,并保障HPC关键数据的可靠性与安全性。

以高性能服务器为例,戴尔易安信PowerEdge R840、R740xd、C4140等一系列GPU服务器,可以满足冷冻电镜对GPU计算集群的建设需求。

新推出的PowerEdge R750xa也提供了GPU密集型性能,这款双插槽2U服务器采用第三代英特尔®至强®可扩展处理器,最多支持4个双宽GPU和6个单宽GPU,可为计算量繁重的工作负载提供支持。

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*戴尔易安信PowerEdge服务器搭载英特尔®至强®系列可扩展处理器,在核心、缓存、内存以及I/O方面进行了大量优化,使得其在整体性能上有了极大的提升,可满足多种工作负载需求。

戴尔易安信DSS8440服务器同样拥有强大的计算能力,作为一款2路4U服务器,它配备了多达10个加速器、高速PCIe结构和大量的本地存储,非常适用于机器学习、训练应用程序以及其它计算密集型工作负载。

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由于冷冻电镜技术可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品,目前很多科研院所都将其作为必备的研究手段。

基于多年来在高性能计算领域的深厚沉淀,戴尔科技帮助国内很多高校生命科学院成功实施部署了规模不等的冷冻电镜HPC平台,例如清华大学生命科学与技术学院、北京大学生命科学联合中心、西湖大学生命科学学院、哈尔滨工业大学生命科学与技术学院等,在该领域有丰富的规划设计及部署实施经验。

考虑到HPC通常比较复杂和多样化,为了帮助用户快速设计、易于维护和使用HPC系统,戴尔科技集团还推出了戴尔易安信Ready Solutions for HPC就绪方案,针对生命科学、制造业、科研教育、高性能存储(NSS和Lustre)、HPC/AI等领域提供了6种就绪方案。

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以往,用户选择HPC应用设备的时候,需要进行多方对比,还要考虑到配套的软件与服务,乃至后续的运维和维护等。而戴尔科技提供的就绪方案则将用户的所有需求统统“打包”,客户只要按需选择对应的设备,就可以获得上层的软件服务和后续的技术支持与运维保障。

病毒对于大部分人而言,是一个抽象的概念。通过冷冻电镜,我们可以获得病毒内部的结构信息,得以一窥全貌,而这需要建立在高性能计算基础之上。未来,提供高性能且易于部署管理的戴尔科技HPC解决方案将继续助力科研人员攻克技术难题。

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