華為云深度賦能基因行業(yè) 助力基因測序快速發(fā)展

近年來,基因測序技術在基礎研究和臨床應用等領域都得到了廣泛的應用, 隨著技術的不斷發(fā)展和測序市場的不斷規(guī)范化,中國基因測序市場增速明顯,進入快速發(fā)展期,已成為全球NGS(next-generation sequencing)市場的大本營之一。2007-2017年,中國基因測序行業(yè)市場規(guī)模增速高于全球整體水平,年均復合增速高達47.5%;2017年市場規(guī)模突破了70億元。據中商產業(yè)研究院推測,2022年這一數字將突破150億元。隨著應用于基因測序的技術日漸成熟,未來十年將是基因組商業(yè)模式成熟的“黃金十年”。

隨著大數據與生命科學的不斷融合,生命科學產業(yè)正在發(fā)生劇變,“精準醫(yī)療”變?yōu)楝F實,基因測序產生的海量數據的處理成為新的挑戰(zhàn),逐步上云成為數字生命時代勢在必行的舉措。

把脈基因行業(yè)痛點, 算力才是關鍵

當前,基因測序的工作重心已經從序列讀取轉向數據處理,基因數據分析和解讀是關系到基因測序發(fā)展和精準醫(yī)療應用的關鍵環(huán)節(jié)。但是,目前基因測序的數據分析也存在很多難點,例如:算力無法彈性匹配、主機運行效率難以提升、海量數據存儲共享實現困難等,在一定程度上阻礙了臨床應用的發(fā)展?！　?/p>

基因數據量規(guī)模不斷擴大,大量數據分散在不同的國家、城市、醫(yī)院,缺乏統(tǒng)一性。這樣分散、游離狀態(tài)的數據不利于大數據指導下的精準醫(yī)療研究。數據統(tǒng)合和共享是阻礙基因測序數據臨床轉化的一個難點。

目前的數據缺乏標準化,在很多情況下,即便是同一家醫(yī)院,由于生物測序設備、軟件甚至流程不同,數據形式都會大相徑庭。“當我們把這種數據放在一起,會出現系統(tǒng)性的偏差。”業(yè)內從業(yè)者表示,“標準化所指的不僅是分子數據,也包括患者的個體信息、用藥和愈后隨訪。這些數據信息的統(tǒng)一和一定程度的共享,需要得到解決。”

現階段,基因測序的應用還是主要集中在無創(chuàng)產前檢測和腫瘤診斷治療兩個領域,在臨床方面并未廣泛應用,隨著應用的更加廣泛,對密集計算和海量數據處理能力也有更高的要求。

云計算正是解決基因檢測行業(yè)痛點的強大工具,隨著5G時代的來臨,云計算將在保障海量數據的計算、存儲和分析的同時,帶給基因測序行業(yè)更多可能。

以華大基因與華為云的合作為例,雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢,華大基因的核心業(yè)務系統(tǒng)遷移上云,堪稱是云計算在行業(yè)內應用落地、技術真正服務于社會的典范。

華為云攜手華大基因 助力行業(yè)發(fā)展

華大基因科技服務測序過很多復雜基因組,單一規(guī)格的計算資源無法滿足業(yè)務需求,云計算提供的可供靈活選擇的計算資源是最好的選擇。

線下集群架構不支持高通量的計算(多任務并行),超算測試過之后也無法解決高通量計算問題(主要問題是測序軟件針對云計算的優(yōu)化)。面對這個問題,華為云利用基因容器技術,對客戶常用的軟件進行了優(yōu)化,為華大基因提供了云端基因測序解決方案,支持DNA、RNA、液態(tài)活檢等主流生物基因測序場景?！　?/p>

2018年,華為云推出了全球首家基因容器服務GCS(GeneContainer Service),基因容器服務是業(yè)界首個基于Kubernetes平臺,結合Docker容器技術打造的基因測序云服務,基于輕量級的容器技術,結合大數據、深度學習算法,為測序廠商提供了靈活可定制的測序流程、秒級可伸縮的高可靠資源和便捷一站式用戶體驗,讓基因測序數據的計算更省、更快、更輕松。華大基因使用華為云技術后運行周期大大減少?！　?/p>

　　華為云基因測序解決方案架構/來源:華為云官網

云技術在基因測序行業(yè)中扮演怎樣的角色?

在基因檢測領域,對于采集的基因樣本進行數據分析和處理需要大量的計算資源?；驕y序公司需要龐大的算力支持;生命科學的研究競賽,很多時候已經變成了一場算力的比拼,大的科研成果通常是基于龐大的數據?，F在的產前檢測、腫瘤檢測等醫(yī)療檢測也會消耗大量的算力。以上這些基因測序對算力的需求都是波動的,往往Q4的消耗最大而Q1最少,同時對于不同生物的基因組,需要的算力也不同,這就會牽扯到計算集群的擴縮容,傳統(tǒng)的線下計算集群是做不到快速的擴縮容的,這就是使用云計算的便利性。

針對基因測序行業(yè),華為云專門為客戶定制了多種高度整合的基因測序解決方案。相對行業(yè)中傳統(tǒng)使用的HPC高性能計算集群,基因容器服務有著明顯的領先優(yōu)勢:資源調度更靈活,計算可以按需伸縮,任務流程方便自定義,容器更易維護升級等。

云計算助力基因測序快速發(fā)展和技術創(chuàng)新

通過華為云與華大基因的合作案例,我們可以清晰的看出,華為云可以減少運行周期,提高計算效率和數據儲存能力,縮短報告周期,保障海量數據的計算、存儲和分析等,帶給基因測序行業(yè)更多可能,為基因測序行業(yè)插上新的翅膀,將算力發(fā)揮到極致,可以更快、更多的進行生物信息分析,拓展應用領域,助力精準醫(yī)療更快的發(fā)展。

對于基因測序行業(yè)來說,有著最好的發(fā)展機遇,但也面臨著巨大的挑戰(zhàn),這個挑戰(zhàn)就是如何做到測序更快、分析更快,更重要的是技術創(chuàng)新更快,通過結合云技術、人工智能、5G等新技術將為行業(yè)帶來了全新動力。只有這樣,企業(yè)才能在競爭中脫穎而出,整個行業(yè)也才能適應精準醫(yī)療的發(fā)展速度,以科技造福未來。

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