行業(yè)背景
隨著生命科學(xué)研究的不斷深入,科學(xué)家們對生物大分子(如蛋白質(zhì)、核酸等)的結(jié)構(gòu)和功能有了更高的要求。傳統(tǒng)的X射線晶體學(xué)和核磁共振技術(shù)雖然能夠解析生物大分子的結(jié)構(gòu),但各有局限性。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,對生物大分子及其復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)解析具有重要意義。通過解析這些結(jié)構(gòu),科學(xué)家們可以更深入地了解生物大分子的功能、相互作用以及它們在疾病中的作用機制。 隨著生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的快速發(fā)展,各國政府和科研機構(gòu)對冷凍電鏡技術(shù)的重視程度不斷提高。政府通過制定相關(guān)政策、提供資金支持等方式,積極推動冷凍電鏡技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。
解決方案
冷凍電鏡的圖像處理是冷凍電鏡技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),圖像預(yù)處理方面,由于冷凍電鏡圖像的信噪比低,需要進行預(yù)處理來提高質(zhì)量,還會進行對比增長。突出圖像中的大分子細節(jié)。另外三維重構(gòu)也是一個重要的技術(shù),通過對不同角度拍攝的二維投影圖像進行分析和處理,重構(gòu)出生物大分子的三維結(jié)構(gòu)。常用的重構(gòu)方法有傅里葉變換發(fā)法、單粒子法和電子斷層成像技術(shù)等等?,F(xiàn)如今已經(jīng)可以通過更專業(yè)的計算方法和平臺去實現(xiàn)計算的加速及圖像處理。

常用應(yīng)用軟件
算力和存儲需求
計算和存儲解決方案
針對前處理工作站配置需求,主要使用圖像處理算法,對冷凍電鏡圖像進行噪聲濾波、圖像對齊、圖像配準(zhǔn)等操作。該環(huán)節(jié)主要在CPU上進行計算。所以CPU的主頻有一定的要求,一般方案選擇單路或者雙路的工作站機器。同時計算的過程中由于冷凍電鏡部分樣品的Box size較大,需要大顯存支持所以計算的部分一般選擇24G或以上的顯卡應(yīng)用?,F(xiàn)在常用的方案為4卡或者8卡的計算服務(wù)器。冷凍電鏡處理過程中涉及大量小文件操作(如粒子挑選、圖像分類等),需要存儲服務(wù)器具備高IOPS性能,特別是對于隨機讀寫操作的響應(yīng)能力。這需要配置高性能的SSDs或使用專門針對小文件優(yōu)化的存儲架構(gòu)。同時數(shù)據(jù)存儲需要具有健全的備份和恢復(fù)策略,包括定期全備份、增量備份以及版本控制,確保數(shù)據(jù)可追溯和可恢復(fù)。隨著數(shù)據(jù)量的增長和計算需求的變化,存儲服務(wù)器應(yīng)能方便地進行橫向擴展,即通過增加存儲節(jié)點而非更換設(shè)備來提升存儲容量和處理能力。整體的存儲服務(wù)的需求采用分布式存儲系統(tǒng),采用N+M的機制滿足冗余的需求。且分布式存儲可以滿足橫向的靈活擴展性能。根據(jù)容量的需求配置多臺36盤位的存儲服務(wù)器。

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