高性能計算對生命科學(xué)研究有何幫助？

生命科學(xué)作為21世紀最重要的科學(xué)分支之一，高性能計算在生命科學(xué)的研究和發(fā)展中起了非常重要的作用。目前，高性能計算在生命科學(xué)領(lǐng)域中的應用主要包括：基因測序，分子動(dòng)力，虛擬篩選。而對于高性能計算在生命科學(xué)領(lǐng)域的主要作用是對實(shí)驗儀器測量數據處理和分析，分子動(dòng)力學(xué)模擬以及計算機輔助藥物設計類(lèi)計算。

隨著(zhù)人類(lèi)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(shí)施，基因測序技術(shù)也在不斷發(fā)展。同時(shí)，關(guān)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(guò)高性能計算對這些數據加以整理和存儲。

實(shí)驗儀器測量數據處理和分析，首先通過(guò)實(shí)驗儀器對生物分子進(jìn)行測量，使用一些后處理軟件對原始的大量數據進(jìn)行處理和分析，然后對序列數據進(jìn)行同源及相似性搜尋、比對、序列分析、遺傳發(fā)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(diǎn)，最常用的有BLAST，FASTA，HMMER，ClustalW，DNASTAR，PHYLIP，PAML，PAUP，T-Coffee，EMBOSS等。有對蛋白質(zhì)分子進(jìn)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(jìn)行解析等;質(zhì)譜儀測序以及后續處理軟件tandom(X!tandom)等。

分子動(dòng)力學(xué)模擬是在原子水平上利用牛頓經(jīng)典力學(xué)方程模擬分子的運動(dòng)，隨著(zhù)高性能計算能力的提高，分子動(dòng)力學(xué)模擬已經(jīng)成為生物大分子理論研究的有力工具，目前，用于分子動(dòng)力學(xué)模擬的主要軟件有AMBER ，Charmm，NAMD，Gromacs等，這類(lèi)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(guò)分子模擬軟件分析結合部位的結構性質(zhì)。然后運用數據庫搜尋或者全新藥物分子設計技術(shù)識別得到分子形狀和理化性質(zhì)與受體作用位點(diǎn)相匹配的分子，合成并測試這些分子的生物活性，經(jīng)過(guò)幾輪的循環(huán)，就可以發(fā)現新的先導化合物。因此，計算機輔助藥物設計大致包括活性點(diǎn)位分析法，數據庫搜尋，全新藥物設計。根據計算方法的不同分剛性對接、半柔性對接和柔性對接，應用軟件有DOCK ，AutoDock，FlexX，Discovery Studio，ZDOCK，RDOCK，MORDOR等。

對海量研究數據的生命科學(xué)領(lǐng)域計算，北鯤云可以提供完整的行業(yè)解決方案。不僅如此，北鯤云超算平臺預安裝了300多款軟件，研究人員在北鯤云超算平臺可以根據自身的研究需要，隨時(shí)啟用已經(jīng)安裝好的軟件，方便快捷。

北鯤云超算平臺采用公有云計算資源，最新的CPU及GPU資源，最高可申請100000CPU核心,滿(mǎn)足不同應用軟件對高性能計算資源的不同需求。

CPU：Intel Xeon Cascade Lake 8269 + Intel Xeon Skylake 8163 2.5-3.3GHz

GPU：Nvidia Tesla A100 + Nvidia Tesla V100 + Nvidia Tesla T4

同時(shí)，北鯤云超算平臺還未用戶(hù)提供多種作業(yè)提交方式，例如，可視化作業(yè)提交方式，大大降低了高性能計算的使用門(mén)檻。