生命科學儀器的案例
中央發聲力挺尖端科學儀器，哪些可以稱得上尖端科學儀器？
7月13日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經委員會主任習近平主持召開中央財經委員會第二次會議，會議指出要加強軟硬基礎設施建設，完善科研平臺開放制度，完善國家科技資源庫，培育一批尖端科學儀器制造企業，加強知識產權保護和產權激勵。
上述會議傳達出來的訊息可以看作是一個信號，即尖端科學儀器的研發及制造已經上升到了一個非常重要的國家戰略層面，接下來相關部委肯定會有具體政策規劃的出臺，甚至可能制定尖端科學儀器產業發展時間表。而何謂尖端科學儀器，在小編看來，其技術水平應處于國際領先水平。譬如2012年美國成功登陸火星的“好奇號”火星車就搭載了號稱十大尖端科學儀器，包括：桅桿相機，火星手持透鏡成像儀，火星降落成像儀，火星樣本分析儀，化學與礦物學分析儀，化學與攝像機儀器，阿爾法粒子X射線分光計，中子反照率動態探測器，輻射評估探測器，火星車環境檢測站。而近年來，中國科研機構在尖端科學儀器研發方面也取得了不少成果。
我國研制成功高性能條紋相機
2018年5月22日，由中科院西安光學與精密機械研究所(以下簡稱中科院西安光機所)研制的高性能條紋相機在西安宣布研制成功，標志著我國具有自主產權的高性能條紋相機進入實用階段。中科院西安光機所完成的飛秒條紋相機、同步掃描條紋相機和大動態范圍條紋相機，三類條紋相機均已達到實用化，其整體性能達到國際先進水平。部分核心關鍵技術和工藝難題取得突破，達到國際領先水平。
我國研制出世界首臺
在線檢測設備工程樣機
2018年5月，中科院光電研究院研制出世界首臺用于真空合金冶煉的在線檢測設備工程樣機。該技術樣機具有無需樣品預處理、分析時間短至數十秒鐘、多元素同時檢測等優勢，是實現復雜合金生產在線檢測的有效手段。該項目研究的技術能夠提高生產效率、避免廢品事件、提高產品品質及批次一致性等。
展開 北鯤云助力生命科學，高性能計算突破屏障
北鯤云高性能運算平臺幫助生命科學領域實際解決客觀問題，把研究成果落實下去，而不是停留表面，突破現階段限制生命科學研究發展的客觀屏障。北鯤云以多年的云計算領域的經驗和沉淀打造的高性能運算平臺為生命科學主力，同時也為可以應有到更多的場景中而努力。
智能協作機器人逐漸進入生命科學藍海市場
為何協作機器人在生命科學領域有較強的應用需求：
1、降低人工成本：從事生命科學領域研究的從業人員素質較高，多為博士或是博士后，人工成本較高。但在日常的實驗過程中，這些高素質人員80%的時間都浪費在了重復勞動中，如基礎的混合試劑、移液、樣本處理等工作，這些都可以用機器人來實現自動化操作的。
2、減小實驗誤差，防止學術造假：生命科學領域，由于實驗人員不同產生的結果差異非常大，重現性低已經成為問題。使用機器人進行自動化實驗有助于提高制藥和醫療診斷的效率，和防止學術造假。
生命科學由于其行業門檻高，此前自動化程度比較低，但會采購一些更加專業的自動化設備。這些自動化設備相比于協作機器人在執行速度和效率上有一定優勢，但是價格也比較高昂。隨著協作機器人的國產化和價格平民化，智能協作機器人也在逐漸向生命科學領域滲透。
對于機器人方案商來說，想進入生命科學領域大概有兩種路徑：路徑一是和第三方具備渠道資源的醫療器械廠商合作，快速搶占市場；路徑二則是直接服務部分終端大客戶，正如上文所講，生命科學行業門檻高，具備一定行業know-how，直接服務行業大客戶可以了解行業中比較有代表性的需求，進而提供更加完善和針對性的產品。這兩種路徑多是同時進行的。
使用協作機器人進行生命科學實驗時，確定實驗步驟后將程序安裝入機器人即可，機器人大概可以進行生命科學中約80%的實驗。剩余20%是不常見的步驟，可能需要各機構單獨編寫特定的程序。
展開 Cloudam云端攜手高校探索云計算在生命科學領域的應用
隨著云計算服務和實踐的成熟，越來越多的行業對于云計算的需求也日益增加。不同行業的需求與云計算融合，就需要更大的算力支撐。這也意味著，云計算的需求市場日漸擴大，Cloudam云端自主研發的云E算力平臺應運而生。
不僅企業對于算力資源的需求越來越多，各大高校及各研究所，也會因為算力資源不足，而拖延項目研究的進度。例如，在某港澳大學的基因組項目中，也面臨因為當前計算機性能不夠導致算力不足的問題。
首先，目前該大學某生物信息課題組需對約2000個物種使用RepeatMasker進行基因組分析，中間需產生約2PB的臨時數據及100T以上的最終結果數據，這樣巨量的存儲需求，是當前設備的存儲資源不能滿足的。
其次，該項目需使用600萬核時計算資源，且需支持并發約2000核，因而導致現有的計算資源明顯不足。
此外，該大學原來是直接使用某公有云資源計算，但此項目若直接使用公有云資源, 那么成本將會是原本預算的很多倍。因此，項目組需要在國內尋求更為經濟的解決方案。
針對當前這些棘手的問題，Cloudam云端通過云E算力平臺進行SaaS接入，用戶可以通過瀏覽器直接使用RepeatMasker進行分析, Cloudam云端的云E平臺支持高達10PB的超大存儲完全滿足用戶數據量的需求。同時，該用戶利用云E平臺提供的跨地域Gbps級別專線，將100TB的最終結果下載到自己本地，傳輸過程有著高速、智能化的特點。最重要的一點，云E算力平臺同用戶簽訂了數據安全及保密協議，Cloudam云端將嚴格保障用戶輸入數據及計算結果的安全與私密性，保障了客戶的安全和隱私。
該解決方案最終耗時約550萬核時完成整個項目，中間存儲及最終的結果下載完全免費。費用方面，此次Cloudam云端的云E平臺的花費大約只用了公有云1/5的成本，有效節約近80%的預算成本，就完成了整個基因組分析任務
展開 
高性能計算對生命科學研究有何幫助？
生命科學作為21世紀最重要的科學分支之一，高性能計算在生命科學的研究和發展中起了非常重要的作用。目前，高性能計算在生命科學領域中的應用主要包括：基因測序，分子動力，虛擬篩選。而對于高性能計算在生命科學領域的主要作用是對實驗儀器測量數據處理和分析，分子動力學模擬以及計算機輔助藥物設計類計算。
隨著人類基因組計劃的相繼完成，以及各種模式的生物基因組計劃的實施，基因測序技術也在不斷發展。同時，關于生物基因組序列的海量數據不斷涌現，因此就需要用通過高性能計算對這些數據加以整理和存儲。
實驗儀器測量數據處理和分析，首先通過實驗儀器對生物分子進行測量，使用一些后處理軟件對原始的大量數據進行處理和分析，然后對序列數據進行同源及相似性搜尋、比對、序列分析、遺傳發育分析等，應用軟件數量巨大，各種軟件在同源性分析算法上各有特點，最常用的有BLAST，FASTA，HMMER，ClustalW，DNASTAR，PHYLIP，PAML，PAUP，T-Coffee，EMBOSS等。有對蛋白質分子進行研究的三維冷凍電鏡方法及結構解析軟件EMAN，SPIDER;利用Xray方法測量用軟件CCP4、ARP/wARP，CNS進行解析等;質譜儀測序以及后續處理軟件tandom(X!tandom)等。
分子動力學模擬是在原子水平上利用牛頓經典力學方程模擬分子的運動，隨著高性能計算能力的提高，分子動力學模擬已經成為生物大分子理論研究的有力工具，目前，用于分子動力學模擬的主要軟件有AMBER ，Charmm，NAMD，Gromacs等，這類應用非常適合大規模并行。
計算機輔助藥物設計是根據受體的結構是否已知，分為直接藥物設計和間接藥物設計。通過分子模擬軟件分析結合部位的結構性質。
展開 北鯤云超算平臺如何成為就生命科學云計算領域先行者？
總的來說，作為生命科學行業上云的先行者，北鯤云超算平臺給用戶戶提供全面的上云技術架構為用戶帶來不少便利。通過北鯤云超算平臺，企業可以實現輕松管理企業現有的異構資源。以及幫助用戶有效解決龐大的基因組數據的存儲問題。
北鯤云超算平臺如何加速生命科學研究
隨著云計算基礎設施和技術的成熟，諸如生命科學、人工智能、芯片設計、工業仿真、大氣海洋等行業對于云計算的需求快速增長。北鯤云正是基于這樣的市場需求自主研發了北鯤云超算平臺，今天我們以生命科學行業為例，具體看看北鯤云超算平臺是如何加速生命科學研究的。
眾所周知，高性能計算在生命科學領域中的應用是近幾年才出現的，而且主要應用在基因測序、分子動力學模擬，以及虛擬篩選等流程。簡單來說就是通過實驗儀器對生物分子進行測量，然后使用一些后處理軟件對原始的大量數據進行處理和分析，接著對序列數據進行同源及相似性搜尋、比對、序列分析、遺傳發育分析等。而分子動力學模擬則是對于原子和電子所構成的多體系統，用計算機模擬原子核的運動過程，從而計算這個多體系統的結構和性質。虛擬篩選是根據模擬小分子配體與生物大分子受體的相互作用，預測兩者間的結合模式和親和力，從而進行藥物的虛擬篩選。
藥物的虛擬篩選是依靠其所收集的基因測序的數據以及生物分子結構的數據庫為基礎，首先通過X射線-單晶衍射等技術獲得受體大分子結合部位的結構，然后通過數據庫搜尋或者全新藥物分子設計技術識別得到分子形狀和理化性質與受體作用相匹配的分子。簡單來說，有些類似與AI建模。對于人工智能系統來說，其所建立的參數規模越大，往往就越聰明。藥物的虛擬篩選也是一樣，當其數據庫中，所收集的生物分子信息與基因序列越多，其所能產生先導化合物的可能性就越大。因此，效率也就越高。
然而，對于生命科學而言，基因測序與分子動力模擬所產生的數據量巨大，要建立如此大的模型算力成本自然十分高昂，很大程度上阻礙了科研人員對藥物虛擬篩選的深入研究。
針對這一難題，北鯤云創始人馮建新在公司成立之初就曾表示，北鯤云超算平臺是專注于為高算力需求的企業和科研人員提供靈活、高效的算力產品及服務，幫助客戶提升業務運行效率并有效降低成本。
展開 北鯤云超算：以HPC解決方案助力生命科學領域研究發展
同時，生命科學主要的研究對象是蛋白質和DNA這類的大分子，對于其三維結構預測，動力學特性，熱力學特性在生命中如何發生作用，都需要借助高性能計算，可以說，云計算在生命科學領域有著至關重要的作用。
實際上很多人可能不太清楚北鯤云超算平臺到底是什么樣的？為什么能夠推動生命科學領域的發展？我們用個比喻來解釋這個問題，眾所周知生命科學領域當中生物信息的數據是龐大的，假設儲存這些數據的地方，是個廚房，每個數據都是里面的一種食材，以前企業或者高校在自己建設的廚房里面做飯，從原材料的選購到烹飪制作，擺盤，再到吃完飯之后刷碗，收拾等一些系列的流程都是自己做的，勞神費力。而云計算就是一個廚師，企業把自己的需求上傳，然后由廚師進行處理，等同于去外面吃飯，只管點菜吃完結賬就可以了，十分地簡單方便，這就是云計算平臺和生命科學領域的關系，大大地節省了科研人員的精力，時間，同時縮減成本。當然，生命科學領域的研究可比做飯要復雜得多了。
北鯤云超算平臺為高校、科研院所、企業提供一站式行業HPC解決方案，管理線下計算資源的同時，使用線上彈性溢出上云。有效地解決在生命可科學相關課題研究過程中出現算力不足的問題。幫助企業及高校降低運維成本，不需要支付額外的人力資源就可以對人員提供HPC服務。
用戶通過使用北鯤云高性能計算平臺可以有效解決本地資源不足造成的計算緩慢；計算資源老化，硬件配置低所帶來的屏障；以及篩選規模過大，導致存儲空間不足的問題；甚至還可以解決由于數據異構，整體運維成本過高等，這些現階段阻礙生命科學發展的因素。
現在縱然很多企業、高校、研究所都成立計算中心，處理過多的數據，但總是會遇到或多或少的問題。
展開 北鯤云探索云計算在生命科學領域更多的應用場景
不僅如此，云計算在生命科學、人工智能、芯片設計、高科技制造、CAE/CFD、大氣海洋環境、天文地球物理、影視與動漫制作、高性能計算超級計算機等領域，也發揮了巨大作用。以生命科學領域來說，云計算的應用極大地提高了藥物研發效率。北鯤云超算平臺除了為有高性能計算需求用戶提供算力SaaS服務，也為企業級用戶提供一站式行業HPC解決方案。
為什么北鯤云超算平臺能夠幫助生命科學領域的研究人員提高效率？北鯤云超算平臺通過接入幾大主流公有云廠商資源，用戶在北鯤云超算平臺上始終能夠使用與公有云廠商一致更新最新硬件配置，能夠確保用戶的作業的計算速度。
目前，很多科研所或者高校都存在資源不足、作業提交需要排隊申請，運行作業時計算緩慢；而超算中心通常存在計算資源老化、硬件配置低；面對生命科學研究過程中需要大規模篩選基因或者分子數據時，存儲空間不足；同時也存在數據異構大，整體運維成本高等難題。這些客觀問題的存在，在一定程度上阻礙了生命科學領域相關課題的研發進度，讓許多科學研究，僅僅只能停留在理論層面，無法落實于具體的實踐活動當中。
北鯤云超算平臺正是針對這些傳統高性能計算以及超算中心所存在的問題，為用戶提供從數據、軟件到算力的全流程服務，打造一體化的生物信息、計算化學等科研環境。同時，為了幫助使用者節省更多的時間，北鯤云超算平臺還預裝了300+行業主流應用軟件，開箱即用。且支持圖形界面、命令行、工作站多種作業方式。此外，接入北鯤云資源后，硬件持續更新，用戶可實時調用最新硬件資源。北鯤云超算平臺全面考慮到了用戶在操作過程之中的各種“痛點問題”。譬如，北鯤云超算平臺就曾經幫助某上市藥企CADD部門提供云計算服務，建立專屬計算區，用戶可以并行調動200-400 Nvidia v100卡，將計算時間從數周計算降至2小時，計算效率提高數百倍。
展開 云計算深度挖掘“創新潛力”，北鯤云深耕生命科學領域
譬如說，時下大熱的生命科學、生物制藥領域當中，就經常出現云計算技術的身影。
解決數據難題，提供藥物治療“最優解”方案
北鯤云指出，云計算技術“不務虛、只務實”，在生命科學領域成功取得了實打實的傲人成績。譬如，基因技術可以對孕婦進行無創傷的產前先天遺傳缺陷檢測，并且根據基因特征片段提早預防癌癥。但很顯然，基因數據的產出量無疑是一個“天文數字”，并且一直保持增長狀態。常規測序儀無法承擔如此數量級的管理任務，并且對計算力擁有很高的要求。在這種情況之下，必須要依靠云計算技術的幫助，才能真正為萬千用戶提供藥物治療的“最優解”方案。此外，云計算技術還將在“蛋白設計”年代當中，持續發揮創新價值，讓人類得以從最微觀的地方解釋各種疾病發生的實質原因。
如今，北鯤云基于基因測序、靶標發現、虛擬篩選、分子動力學模擬等應用場景，為生命科學行業用戶提供一站式的生物信息學及計算化學領域整體解決方案，切實解決棘手的數據難題，助推基因技術領域不斷發展。
解決使用痛點問題，切實做到“想用戶之所想”
為了能夠幫助生物科學領域的廣大客戶，切實解決各種使用過程當中的各種痛點問題，北鯤云針對性地優化服務方案，推出了許多創新措施。譬如，服務一體化功能，可提供從數據、軟件到算力的全流程服務，為用戶打造一體化的生物信息、計算化學等科研環境；硬件自動更新功能，接入北鯤云資源后，硬件持續更新，用戶可實時調用最新硬件資源。此外，北鯤云所提供生命科學領域解決方案無需安裝，軟件開箱即用，且支持圖形界面、命令行、工作站多種作業方式，能夠滿足客戶不同層次的使用需求。
未來，北鯤云將會深入對接生命科學領域，不斷完善行業解決方案，努力為行業發展提供成熟的技術支持！
展開 生命科學領域新工具：北鯤云超算平臺 ，夢啟航的地方
當下生命科學領域對于云超算的需求是非常高的，北鯤云超算平臺正是為了滿足這一缺口而來，北鯤云超算平臺助力生命科學啟航沖天，飛向更廣闊、更多的未知領域。
云計算重塑生命科學行業，北鯤云加速生物制藥企業轉型
當然，AlphaFold2只是一個舉例，能夠在北鯤云超算平臺使用的生命科學領域的軟件還有很多。無論是對于企業用戶還是高校科研人員，北鯤云超算平臺都能為其提供有針對性的服務，能夠精確解決行業痛點及用戶需求。
同時，云計算的加入生命科學行業，能夠幫追企業開辟新的渠道、擴展現有渠道，還可以整合異構數據，加強數據分析，幫助企業更好低了解客戶，以便更好地為企業客戶量身定制產品和服務。
技術加持、服務先行：北鯤云超算平臺助力生命科學領域研究與發展
北鯤云超算平臺提供了280萬IOPS和20GB/s吞吐能力的并行文件系統，高IOPS、高吞吐，低時延的數據存儲服務，將大幅提升分子動力學模擬、科學計算等領域，提高整體工作效率。
降低存儲成本，讓企業的數據存儲無后顧之憂
許多企業之所以對選擇云計算平臺遲遲定不下來，是因為企業的成本選擇太高，然而北鯤云超算平臺使用模式超級靈活，無任何初始投入和運維成本,計算完全按需付費；且擁有海量云端異構資源，可根據不同應用需求靈活優化CPU、內存與GPU之間的比例，自動匹配最適合的算力資源組合，有效提升資源利用率。
深圳北鯤云超算平臺2018年正式成立于瑞典斯德哥爾摩，公司在深圳及斯德哥爾摩兩地運營。自2019年3月進入中國大陸市場以來，不斷為客戶提供一站式Cloud-HPC產品和服務，主要應用于生命科學、人工智能、芯片設計、高科技制造、CAE/CFD、大氣海洋環境、天文地球物理、影視與動漫制作、高性能計算超級計算機等領域，除分子動力學模擬外，北鯤云還提供了基因測序、蛋白折疊、虛擬篩選、分子設計、蛋白結構模擬等應用場景的解決方案，助力生命科學領域的研究和發展。
展開 辯證|北鯤云和你一起探討關于生命科學發展的意義
北鯤云超算平臺在生命科學領域目前的應用非常廣泛，生命科學是研究生命的現象，本質，特征和發展的規律，在各個生物之間有物權、生物和環境的相互關系，了解這些關系之后可以有效地控制生命活動，改造生物界，造福人類社會生存環境、健康、經濟建設，甚至和社會發展都有非常密切的關系。
北鯤云全名是深圳北鯤云計算有限公司，自2018年在瑞典成立以來，就以提供高性能一站式的Cloud-HPC產品和服務，在2019年進入到中國市場，自主研發了北鯤云超算平臺，在生命科學、人工智能、大氣海洋環境等領域協助服務于數千家企業、研究院和高校。北鯤云是Cloud-HPC先驅者，擁有多項專利和全球領先的技術，在北鯤云的團隊中，年輕化，專業化，高端化是他們的特點。
在同行面前提起北鯤云大家能夠想到的是這是一家高精端的企業，提供彈性，安全，自主性高的云計算方案公司，而隨著技術的成熟，社會對于云計算行業需求的快速增長，北鯤云也有更進一步的突破，同樣在生命科學領取也有了非常大的成就。
實際上，在生命科學領域應用高性能云計算功能是在近些年才出現的，主要是應用于分子動力模擬、基因測序、虛擬篩選流程等等。簡單的說就是對實驗儀器獲得的生物分子進行進一步的處理和分析，解這對序列數據進行匹配，看是否有相似性的數據搜索。
但對于生命科學而言，基因測序和分子動力模擬產生的數據庫是龐大的不能想象，要是建立囊括說有數據的數據庫，其投資，所消耗的人力，物力是不可估量的，但如果沒有海量的數據庫，強大的處理能力是不足以支撐這部分操作的，實驗效果就會沒有對比，沒有依據，有失準確性。
展開 北鯤云超算平臺提供生命科學領域所需要的哪些軟件？
毫無疑問，云計算的使用是生命科學發展的大趨勢。隨著云計算在生命科學行業中的應用場景越來越豐富，云計算在生命科學行業的解決方案也日趨成熟。未來會有越來越多的生命科學研究人員使用云計算。在生命科學領域，隨著云計算在多個行業的深度應用，也帶來了分子篩選模型日益復雜，數據倍增、計算費用昂貴等問題，基因測序、蛋白質結構預測與人工智能、云計算等多種技術的深度融合，成為了生命科學的重要發展趨勢。
許多云計算廠商都對于生命科學行業所面臨的痛點，做出了相應的改善方案，但公有云提供豐富算力資源的成本也就造成了計算費用昂貴的必然局面。此外，公有云廠商無法將用戶場景細化到每一軟件環節，這也就意味著想要切實解決生命科學行業用戶的痛點，技術層面必須繼續下沉，北鯤云超算平臺將生命科學行業常用的軟件內置于平臺，切實解決了用戶安裝軟件的麻煩，同時，通過北鯤云平臺自身有利條件將云算力價格降低至可以于超算中心的價格持平，同時不降低云計算的速度。這對于生命科學行業用戶格外友好。
那么北鯤云超算平臺能夠為生命科學行業用戶提供哪些軟件常用的軟件呢？除了BWA、NCBI、SAM Tools、VCFtools、Bamtools、repeatmark這些常用的軟件之外，隨著生命科學行業發展，軟件不斷的升級與更新，北鯤云平臺在AlphaFold2發布的第一時間安裝了這款結構生物學里程碑式的軟件。北鯤云超算平臺可以幫助用戶安裝任何一款所需要運行的軟件。憑借自身豐富的CPU、GPU資源可以幫助用戶快速安裝軟件啊，對于一般情況下，需要幾天甚至一周才能完成安裝的軟件，北鯤云超算平臺能夠大大提高軟件的安裝效率。
北鯤云生命科學軟件列表
目前，北鯤云超算平臺的軟件也在持續增加。
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