“我就是那個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)上渺小到無(wú)關(guān)緊要、但沒(méi)人可以抹去的1%。”這句出自《Gattaca》的經(jīng)典臺(tái)詞讓無(wú)數(shù)影迷淚目。

《Gattaca》電影海報(bào)

　　這部22年前上映的科幻電影，講述了這樣一個(gè)故事：不久的未來(lái)，科技的力量勝于一切，基因決定著命運(yùn)，有基因缺陷的主人公追逐夢(mèng)想的故事。雖然人和人基因組序列的差異不到1%，但人類的外貌、性格和疾病等正是由這1%的基因差異導(dǎo)致的。雖然電影中探討的基因決定論目前仍是生物學(xué)界辯論的主題，但對(duì)于基因的“測(cè)定”與“解讀”是近些年生命科學(xué)領(lǐng)域最熱門的一項(xiàng)研究。

　　實(shí)際上，人類對(duì)于生命科學(xué)的熱情從20世紀(jì)中葉就已經(jīng)開(kāi)始。1990年，“人類基因組計(jì)劃”的提出標(biāo)志著生命科學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元，而電影所設(shè)定的那個(gè)“未來(lái)”，如今卻已然近在咫尺。

　　人類基因組計(jì)劃的決心不亞于“把人送上月球”，但它是一項(xiàng)跨國(guó)跨學(xué)科的復(fù)雜工程。上個(gè)世紀(jì)90年代，幾位科學(xué)家代表中國(guó)承擔(dān)了人類基因組計(jì)劃的1%工作，而中國(guó)也成為了“人類基因組計(jì)劃”的第六個(gè)參與國(guó)。1999年，他們成立了中國(guó)第一家基因組學(xué)研發(fā)機(jī)構(gòu)——華大基因。

　　2019年，是中國(guó)參與“人類基因組計(jì)劃”20周年，也是華大基因成立的20周年。

　　解讀“生命奧妙”征程中的困惑

　　華大基因秉承“基因科技造福人類”的愿景，以推動(dòng)生命科學(xué)研究進(jìn)展、生命大數(shù)據(jù)應(yīng)用和提高全球醫(yī)療健康水平為出發(fā)點(diǎn)，基于基因領(lǐng)域研究成果及精準(zhǔn)檢測(cè)技術(shù)在民生健康方面的應(yīng)用，致力于加速科技創(chuàng)新，減少出生缺陷，加強(qiáng)腫瘤防控，抑制重大疾病對(duì)人類的危害，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治愈感染，全面助力精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)。

　　如今的基因測(cè)序已經(jīng)走入了尋常百姓家，技術(shù)的力量讓測(cè)序的時(shí)長(zhǎng)不斷壓縮、價(jià)格也越來(lái)越親民。然而，在基因測(cè)序的流程中，需要龐大的算力支持。從某種意義上說(shuō)，生命科學(xué)的研究競(jìng)賽，很多時(shí)候已經(jīng)演變成一場(chǎng)算力的比拼，甚至如今已經(jīng)普及應(yīng)用的產(chǎn)前檢測(cè)，腫瘤檢測(cè)等醫(yī)療檢測(cè)的背后也是大量的算力支持。基因測(cè)序?qū)λ懔Φ男枨蟾?，且往往是波?dòng)的，一段時(shí)間的消耗量大而一段時(shí)間又變小。同時(shí)，對(duì)于不同生物的基因組，需要的算力也不同，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心計(jì)算集群無(wú)法滿足快速的擴(kuò)縮容。

　　具體到華大基因，過(guò)去計(jì)算資源比較緊張，在使用峰值時(shí)，任務(wù)經(jīng)常需要排隊(duì)等候;同時(shí)科技服務(wù)有很多復(fù)雜基因組，客戶需要借助不同規(guī)格的計(jì)算資源，所以，“上云”成了華大基因的必經(jīng)之路。

　　基因的“云端”之旅

　　華大基因清晰地意識(shí)到，只有云計(jì)算才能夠應(yīng)對(duì)以上的種種挑戰(zhàn)。此后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)研和綜合細(xì)致的考察，華大選擇了華為云。

　　早在2018年，針對(duì)基因測(cè)序行業(yè)的困難與挑戰(zhàn)，華為云推出了以Kubernetes為基礎(chǔ)的基因容器服務(wù)GCS(Gene Container Service)。據(jù)悉，GCS將基因測(cè)序和容器技術(shù)完美結(jié)合，是對(duì)基因企業(yè)來(lái)說(shuō)“更省、更快、更輕松”的云科學(xué)計(jì)算平臺(tái)。

　　借助于華為云GCS服務(wù)，以及華為云專門為華大基因的常用軟件進(jìn)行了一系列優(yōu)化，通過(guò)46人/天的駐場(chǎng)時(shí)間，60人/月的工程師遠(yuǎn)程支持，15+新特性的研發(fā)…..雙方打通上云流程，目前，雙方已完成超過(guò)300萬(wàn)核時(shí)計(jì)算，平穩(wěn)運(yùn)行超過(guò)100天。此外，環(huán)境部署從原來(lái)的3-5天縮短為20分鐘; 應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)的波動(dòng)實(shí)現(xiàn)了資源的按需調(diào)度使用;高并發(fā)釋放2萬(wàn)核資源池;靈活的彈性大大節(jié)約了成本。

　　GCS還提供了全自動(dòng)化測(cè)序分析能力，其亮點(diǎn)體現(xiàn)在：

　　GCS提供了生物信息流設(shè)計(jì)器，再?gòu)?fù)雜的業(yè)務(wù)也可以編排到一個(gè)流程中，一鍵搞定測(cè)序任務(wù);

　　針對(duì)國(guó)內(nèi)生信人設(shè)計(jì)的流程控制語(yǔ)法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練、易懂，既滿足了流程編寫(xiě)的易用性，同時(shí)也保證了流程遷移的方便性;再次，用非常直觀的流程熱力圖的方式隨時(shí)了解測(cè)序進(jìn)展，精確掌握資源消耗走勢(shì)，指導(dǎo)優(yōu)化方向;

　　可根據(jù)判斷條件選擇執(zhí)行分支，從而滿足企業(yè)復(fù)雜流程的管理的需要。

　　賦能基因行業(yè)，華為云在路上

　　除了創(chuàng)新的華為云GCS服務(wù)，針對(duì)基因行業(yè)的普遍痛點(diǎn)，華為云打造了完整的基因測(cè)序解決方案，該方案基于“標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)+持續(xù)創(chuàng)新”的思路，擁有諸多亮點(diǎn)。

華為云基因行業(yè)解決方案全景圖/來(lái)源：華為云官網(wǎng)

　　具體來(lái)說(shuō)：

　　在數(shù)據(jù)收集階段，提供了多通道完成本地-云和云-云間的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)OBS最低0.033元/GB/月的低成本、可達(dá)4個(gè)9可用性、11個(gè)9持久性的3AZ特性，提供OBS-Browser、obsutil和SDK等多種配套工具，適配Windows/Linux操作系統(tǒng)，可與本地業(yè)務(wù)流無(wú)縫對(duì)接，基于公有云內(nèi)網(wǎng)交付一站式傳輸，多級(jí)防護(hù)，訪問(wèn)隔離。

　　在測(cè)序分析階段，公有云HPC可無(wú)縫移植本地IDC架構(gòu)，提供高性能的計(jì)算實(shí)例和簡(jiǎn)化存儲(chǔ)流程，GCS(基因容器服務(wù))提供一鍵式生信分析平臺(tái)，支持普通任務(wù)+GPU任務(wù)混合調(diào)度、支持Spark等加速軟件、支持OBS、SFS、EVS存儲(chǔ)的容器化掛載，流程設(shè)計(jì)器輕松可視化設(shè)計(jì)復(fù)雜流程、提供資源消耗熱力圖和標(biāo)準(zhǔn)流程或自定義流程， 提供秒級(jí)彈性伸縮能力、按需按秒計(jì)費(fèi)、支持任務(wù)親和性調(diào)度，自動(dòng)釋放閑置資源。

　　在數(shù)據(jù)交付階段，OBS提供了快速交付通道。POSIX功能可將OBS直接掛載至測(cè)序分析平臺(tái)，平臺(tái)可直接寫(xiě)入分析數(shù)據(jù)，華為云內(nèi)網(wǎng)傳輸，大帶寬讓客戶獲取數(shù)據(jù)后可直接開(kāi)展分析，提供多種配套工具，適配Windows/Linux操作系統(tǒng)、工具一鍵式完成子賬戶數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限配置;上傳下載提供MD5校驗(yàn)、保證數(shù)據(jù)的安全可靠。

　　專注在底層技術(shù)上的持續(xù)創(chuàng)新、聯(lián)合頂尖企業(yè)共同建設(shè)整個(gè)基因技術(shù)生態(tài)決心。華為云持續(xù)為基因行業(yè)賦能，為推動(dòng)人類基因的藍(lán)圖實(shí)現(xiàn)打造了一個(gè)又一個(gè)鮮活的實(shí)踐案例。

　　寫(xiě)在最后：未來(lái)已來(lái)

　　人類對(duì)1%的探索征途才剛剛開(kāi)始。筆者相信，不遠(yuǎn)的未來(lái)，解讀基因密碼，人類或許能夠找出生命的出路，讓科技造福人類。華為云將為基因測(cè)序鋪好“上云”的跑道，助力基因測(cè)序行業(yè)騰飛。

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