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新冠病毒的“長相”

是如何揭開的？

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戴爾科技集團可惡的病毒，知道你的“長相”我就有辦法對付你了！跟著#戴小樂 ，來看這個非一般的照妖“鏡” 🧐視頻號      

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最新數(shù)據(jù)顯示

中國新冠疫苗全球供應

已突破1億劑次

為更多地區(qū)送去抗疫希望

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被廣泛認可的國產(chǎn)新冠疫苗

研制成功的背后

離不開醫(yī)療科研人員的努力

和一位“深藏功與名”的

幕后“英雄”

那就是視頻中提到的

冷凍電鏡技術

在這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中，清華大學生命科學學院與戴爾科技攜手，在冷凍電鏡HPC平臺上，通過海量數(shù)據(jù)研究，揭開了新冠病毒的真面目，讓病毒以三維結(jié)構的形態(tài)，直觀展現(xiàn)在科研人員面前，加速了疫苗研究，為抗“疫”爭取了寶貴的時間。

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冷凍電鏡是冷凍電子顯微鏡的簡稱，就是應用冷凍固定術，在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術，讓研究者能將生物分子“凍起來”，前所未有地觀察分析運動過程。

2017年，三位發(fā)展冷凍電鏡技術的科學家被授予諾貝爾化學獎，奠定了這一技術的主流地位。新冠疫情暴發(fā)后，借助冷凍電鏡這面“照妖鏡”，科學家得以在對抗病毒的過程中摸清楚它的底細，從而找到消滅病毒的突破口，這項前沿技術更為大眾所了解。

讓我們一起來了解下，將生物化學帶入新時代的冷凍電鏡，是如何成為科研好助手以及突破了哪些技術難點。

三維重構

爭得寶貴先機的突破口

誕生于上個世紀70年代的冷凍電鏡技術，其實經(jīng)歷了一個長期的發(fā)展，直到2013年才做到突破，使傳統(tǒng)X射線、傳統(tǒng)晶體學長期無法解決的許多重要大型復合體及膜蛋白的原子分辨率結(jié)構，一個個被迅速解決。

隨著冷凍電鏡在自動化、分辨率、直接電子探測技術以及高性能圖像處理技術方面的大幅提高，它也越來越適合分析大的難以形成三維晶體復合體的三維結(jié)構。對新冠病毒的研究突破，就是一個典型的例證。

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要得到新冠病毒的三維結(jié)構，需要通過冷凍電鏡進行三維重構，而這也是冷凍電鏡最大的技術難點。這項技術本身包含數(shù)據(jù)采集、圖像處理、三維重構三個步驟，每一個步驟都需要采集大量的圖像數(shù)據(jù)，以及對這些圖像進行處理和分析，這導致三維重構計算需要花費極其漫長的時間，研究效率非常低下。

解決這一難題的關鍵，在于高性能計算（HPC）以及GPU集群。

▐一方面，高性能計算將多個單元的計算能力進行整合，實現(xiàn)了高度可靠的計算運轉(zhuǎn)模式，能夠?qū)Σ杉降拇笠?guī)模樣本圖像數(shù)據(jù)快速進行優(yōu)化，顯著提高三維重構的質(zhì)量。

▐另一方面，GPU大量壓縮了漫長的重構計算時間，為科研人員爭取到大量寶貴的科研時間，在提升科研效率的同時，進一步加快了試錯的迭代速度。

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而這正是戴爾科技的優(yōu)勢所在，戴爾易安信PowerEdge服務器等硬件產(chǎn)品以及HPC解決方案，能夠為冷凍電鏡科研院所提供理想的基礎設施。

戴爾科技

點燃部署HPC的星星之火

作為首家提供HPC打包的方案廠商，戴爾科技自九十年代初期正式進入HPC領域，相繼推出了高密度、高性能GPU計算服務器，以及存儲加速器（DAC）等，并成立了戴爾科技HPC和AI創(chuàng)新實驗室。

戴爾科技HPC解決方案包含了服務器、存儲、網(wǎng)絡等多個層面，將IT系統(tǒng)和關鍵基礎設施融合，提供端到端的高性價比解決方案和產(chǎn)品組合，幫助越來越多的客戶實現(xiàn)計算與處理加速，并保障HPC關鍵數(shù)據(jù)的可靠性與安全性。

以高性能服務器為例，戴爾易安信PowerEdge R840、R740xd、C4140等一系列GPU服務器，可以滿足冷凍電鏡對GPU計算集群的建設需求。

新推出的PowerEdge R750xa也提供了GPU密集型性能，這款雙插槽2U服務器采用第三代英特爾®至強®可擴展處理器，最多支持4個雙寬GPU和6個單寬GPU，可為計算量繁重的工作負載提供支持。

*戴爾易安信PowerEdge服務器搭載英特爾®至強®系列可擴展處理器，在核心、緩存、內(nèi)存以及I/O方面進行了大量優(yōu)化，使得其在整體性能上有了極大的提升，可滿足多種工作負載需求。

戴爾易安信DSS8440服務器同樣擁有強大的計算能力，作為一款2路4U服務器，它配備了多達10個加速器、高速PCIe結(jié)構和大量的本地存儲，非常適用于機器學習、訓練應用程序以及其它計算密集型工作負載。

由于冷凍電鏡技術可實現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，目前很多科研院所都將其作為必備的研究手段。

基于多年來在高性能計算領域的深厚沉淀，戴爾科技幫助國內(nèi)很多高校生命科學院成功實施部署了規(guī)模不等的冷凍電鏡HPC平臺，例如清華大學生命科學與技術學院、北京大學生命科學聯(lián)合中心、西湖大學生命科學學院、哈爾濱工業(yè)大學生命科學與技術學院等，在該領域有豐富的規(guī)劃設計及部署實施經(jīng)驗。

考慮到HPC通常比較復雜和多樣化，為了幫助用戶快速設計、易于維護和使用HPC系統(tǒng)，戴爾科技集團還推出了戴爾易安信Ready Solutions for HPC就緒方案，針對生命科學、制造業(yè)、科研教育、高性能存儲（NSS和Lustre）、HPC/AI等領域提供了6種就緒方案。

以往，用戶選擇HPC應用設備的時候，需要進行多方對比，還要考慮到配套的軟件與服務，乃至后續(xù)的運維和維護等。而戴爾科技提供的就緒方案則將用戶的所有需求統(tǒng)統(tǒng)“打包”，客戶只要按需選擇對應的設備，就可以獲得上層的軟件服務和后續(xù)的技術支持與運維保障。

病毒對于大部分人而言，是一個抽象的概念。通過冷凍電鏡，我們可以獲得病毒內(nèi)部的結(jié)構信息，得以一窺全貌，而這需要建立在高性能計算基礎之上。未來，提供高性能且易于部署管理的戴爾科技HPC解決方案將繼續(xù)助力科研人員攻克技術難題。

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文章來自公眾號戴爾易安信解決方案