隨著我國(guó)人民生活水平的提高，人們對(duì)醫(yī)療保健的需求也在不斷增長(zhǎng)，這也為技術(shù)創(chuàng)新、跨界融合以及商業(yè)模式創(chuàng)新提供了源源不斷的新動(dòng)力。基因行業(yè)在這種時(shí)代的大背景下應(yīng)運(yùn)而生，并且已經(jīng)在產(chǎn)前檢測(cè)、腫瘤檢測(cè)、藥物研發(fā)等精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。

　　基因技術(shù)被認(rèn)為是改變未來(lái)的技術(shù)之一，也是開(kāi)啟生命數(shù)字化的基石。正是基于這一點(diǎn)，具有前瞻性的公司在探索生命數(shù)字化，用個(gè)體化的基因數(shù)據(jù)去精準(zhǔn)掌握個(gè)體健康狀況，制定干預(yù)措施，指導(dǎo)個(gè)體保持良好的健康狀態(tài)。

　　華大基因就是這樣的公司。華大集團(tuán)成立于1999年，是全球領(lǐng)先的生命科學(xué)前沿機(jī)構(gòu)。秉承“基因科技造福人類”的使命，懷抱“健康美麗，做生命時(shí)代的引領(lǐng)者”的愿景，華大集團(tuán)以“產(chǎn)學(xué)研”一體化的發(fā)展模式引領(lǐng)基因組學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。

　　基因測(cè)序是測(cè)序儀將不可視化的生物信息轉(zhuǎn)換為可視化的文本信息，依托計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等IT資源，利用生物信息算法對(duì)文本信息進(jìn)行分析和研究。這時(shí)一個(gè)強(qiáng)有力的IT基礎(chǔ)設(shè)施必不可少。華大基因與華為云展開(kāi)積極合作，順利實(shí)現(xiàn)上云，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)序分析能力。

　　云端基因測(cè)序

　　隨著生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基因測(cè)序也呈現(xiàn)了新的發(fā)展特征。比如標(biāo)準(zhǔn)化，基因測(cè)序需要確保其結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)和可重復(fù);行業(yè)規(guī)模化，基因測(cè)序技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、食品等多個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)將呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng);平臺(tái)化，測(cè)序公司除了面向科研單位、制藥公司和醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供服務(wù)外，還可為保險(xiǎn)、農(nóng)業(yè)、IT等多個(gè)行業(yè)提供增值服務(wù);親民化，測(cè)序技術(shù)不斷更迭，成本呈現(xiàn)超摩爾定律的下降，從“天價(jià)”下降至千美元，普通消費(fèi)者均可享受技術(shù)紅利。不過(guò)這些變化也給基因公司的IT建設(shè)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

　　比如如何在高峰快速響應(yīng)最終客戶?測(cè)序業(yè)務(wù)一般為項(xiàng)目型，有明顯淡季和旺季之分，旺季業(yè)務(wù)量可能是淡季的10倍以上，本地資源不足以支撐峰值資源需求。

　　如何輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)?按全年均值/峰值配置IT資源，一次性投入大、固定資產(chǎn)投入高、總成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)且出現(xiàn)資源閑置，容易出現(xiàn)資金鏈斷鏈影響公司整體運(yùn)營(yíng)，且3-5年后老舊設(shè)備需更新?lián)Q代。

　　如何提升解讀效率?大部分業(yè)務(wù)軟件開(kāi)源，軟件運(yùn)行過(guò)程中未匹配合適的IT資源，導(dǎo)致相同業(yè)務(wù)流的資源負(fù)載不均衡，最終導(dǎo)致IT資源浪費(fèi)、有效利用率低下，從而影響總體成本競(jìng)爭(zhēng)力，如30X的WGS測(cè)序耗時(shí)從6小時(shí)到40小時(shí)不等，測(cè)序分析耗時(shí)長(zhǎng)。

　　如何快速共享、可靠存儲(chǔ)和挖掘數(shù)據(jù)潛在價(jià)值?基因測(cè)序部分業(yè)務(wù)依賴大量樣本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)積累過(guò)程中需存儲(chǔ)設(shè)備高可靠，且一定時(shí)間內(nèi)無(wú)數(shù)據(jù)訪問(wèn)需求，因此數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成本和管理成本日益凸顯，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的投入產(chǎn)出比較低。

　　從以上挑戰(zhàn)，我們可以看到采用云的IT資源交付形式對(duì)于基因公司而言可謂是“雪中送炭”�；�因測(cè)序分為數(shù)據(jù)收集、測(cè)序分析(基因轉(zhuǎn)換、基因拼接、基因比對(duì)、基因注釋)、數(shù)據(jù)交付(數(shù)據(jù)歸檔/分發(fā))等階段對(duì)于IT資源規(guī)格的需求也是多樣化，有的階段注重算力分析，有的階段注重可靠存儲(chǔ)。

　　此外，基因公司的不同發(fā)展階段也對(duì)IT架構(gòu)有著不同的需求，起步階段是單點(diǎn)服務(wù)器，企業(yè)成長(zhǎng)期是集群部署，市場(chǎng)業(yè)務(wù)擴(kuò)張期則是本地集群與云的混合部署。作為一個(gè)新的行業(yè)，基因測(cè)序的IT人員匱乏，專業(yè)的人做專業(yè)的事，IT建設(shè)應(yīng)該交給專業(yè)的人負(fù)責(zé)。

　　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)變成了一場(chǎng)算力的比拼�；�因測(cè)序?qū)λ懔Φ男枨蠖际遣▌?dòng)的，同時(shí)對(duì)于不同生物的基因組，需要的算力也不同，這就會(huì)牽扯到計(jì)算集群的擴(kuò)縮容，但傳統(tǒng)的線下計(jì)算集群無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)縮容，這也凸顯了云計(jì)算的便利性�？傊�，業(yè)務(wù)上云已經(jīng)成為當(dāng)下基因公司的必然選擇。

　　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，所以云計(jì)算提供的靈活性是最好的選擇。經(jīng)過(guò)選型，華大基因最終選了華為云。

　　華大基因牽手華為云

　　2018年，華為云全球首家推出了以Kubernetes為基礎(chǔ)的基因容器服務(wù)GCS，基于輕量級(jí)的容器技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)算法，為測(cè)序廠商提供了靈活可定制的測(cè)序流程、秒級(jí)可伸縮的高可靠資源和便捷一站式用戶體驗(yàn)，讓基因測(cè)序數(shù)據(jù)的計(jì)算更省、更快、更輕松。

　　借助GCS，華大基因打通了上云流程。目前華為云與華大基因完成超過(guò)300萬(wàn)核時(shí)計(jì)算，平穩(wěn)運(yùn)行超過(guò)100天，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境快速部署;按需使用，應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)波動(dòng);高并發(fā)，2萬(wàn)核資源池;彈性釋放，節(jié)約30%成本;保留用戶習(xí)慣，兼容SGE命令行。

　　GCS服務(wù)為華大基因提供了全自動(dòng)化測(cè)序分析能力，通過(guò)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;流程熱力圖提供非常直觀的方式，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;支持條件判斷，可根據(jù)判斷條件，選擇執(zhí)行分支，滿足企業(yè)復(fù)雜流程的管理的需要。

　　華為云基因測(cè)序解決方案提供完整的測(cè)序流程細(xì)粒度管理能力，同時(shí)提供云上云能力，便于用戶定制領(lǐng)域云平臺(tái)。此外，還提供業(yè)界主流第三方引擎編排能力，如Cromwell、SGE等。

華為云基因測(cè)序解決方案架構(gòu)/來(lái)源：華為云官網(wǎng)

　　具體到基因測(cè)序，在數(shù)據(jù)收集階段，華為云基因測(cè)序解決方案提供多通道完成本地-云和云-云間的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠、一站式傳輸、多級(jí)防護(hù)、訪問(wèn)隔離。華為云提供云專線(DC)、數(shù)據(jù)快遞服務(wù)(DES)、對(duì)象存儲(chǔ)遷移服務(wù)(OMS)和云遷移服務(wù)(CDM)等多種傳輸服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)本地機(jī)房-公有云和公有云-公有云的數(shù)據(jù)交互，同時(shí)提供API、SDK和第三方工具等幫助業(yè)務(wù)人員設(shè)置存儲(chǔ)空間訪問(wèn)策略、MD5一致性校驗(yàn)和賬戶管理等，保證交互過(guò)程安全可靠、簡(jiǎn)單易用和數(shù)據(jù)一致。

　　在測(cè)序分析階段，華為云基因測(cè)序解決方案公有云HPC可無(wú)縫移植本地IDC架構(gòu)，提供高性能計(jì)算實(shí)例、簡(jiǎn)化存儲(chǔ)流程。華為云提供了提供C3(通用計(jì)算增強(qiáng)型)、M2(內(nèi)存優(yōu)化型)、H1(高計(jì)算型Ⅰ代采用10GE網(wǎng)絡(luò))、H2(超高計(jì)算型Ⅱ代采用100G InfiniBand網(wǎng)絡(luò))高計(jì)算型等規(guī)格的ECS計(jì)算實(shí)例，匹配不同的測(cè)序分析流程對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)的配比需求;按照專屬物理服務(wù)器方式提供卓越的計(jì)算性能，無(wú)虛擬化損耗，具備良好的性能優(yōu)勢(shì)，用戶可通過(guò)管理控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)裸金屬服務(wù)器的自動(dòng)化發(fā)放，滿足組裝/拼接業(yè)務(wù)對(duì)大內(nèi)存節(jié)點(diǎn)的需求。

　　此外，GCS(基因容器服務(wù))提供一鍵式生信分析平臺(tái)，支持多資源混合調(diào)度、簡(jiǎn)單易用、精細(xì)化控制資源利用率。云容器引擎(CCE)和云容器實(shí)例(CCI)支持多種資源(計(jì)算、存儲(chǔ)和第三方軟件)混合調(diào)度，幫助業(yè)務(wù)全流程容器化改造，同時(shí)可精細(xì)化控制資源利用率和一鍵重現(xiàn)歷史分析流程

　　GCS還提供私有云版本，線下實(shí)現(xiàn)全部線上功能，線上線下功能和環(huán)境一致，用戶使用習(xí)慣一致;天然打通線上線下形成容器混合云，容器鏡像自動(dòng)同步，資源、應(yīng)用統(tǒng)一管理運(yùn)維;單集群超大規(guī)模，滿足客戶超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心訴求;獨(dú)立解耦，不綁定底層基礎(chǔ)設(shè)施，廣泛支持各類虛擬化方案：VMware、OpenS tack、FusionSphere等;支持獨(dú)立的租戶系統(tǒng)，并可與客戶租戶系統(tǒng)對(duì)接;3種容器網(wǎng)絡(luò)方案：Overlay L2，Underlay OVS，Underlay IPVLan，同時(shí)兼容Calico，全面覆蓋各類容器網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景;全面的運(yùn)維體系，監(jiān)控、日志持久化存儲(chǔ)，告警對(duì)接用戶告警系統(tǒng)(SMTP、SMS)，7乘24小時(shí)專業(yè)運(yùn)維支持。

　　在數(shù)據(jù)交付階段，華為云基因測(cè)序解決方案提供快速交付高速通道，簡(jiǎn)化操作，安全可靠。華為云提供云硬盤(pán)(EVS)、彈性文件服務(wù)(SFS)和對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)(OBS)等多種類型的云存儲(chǔ)服務(wù)，通過(guò)多級(jí)可靠性架構(gòu)，保障數(shù)據(jù)持久性高達(dá)99.9999999999%(12個(gè)9)，業(yè)務(wù)連續(xù)性高達(dá)99.995%，其中對(duì)象存儲(chǔ)提供標(biāo)準(zhǔn)、低頻和歸檔類型，存儲(chǔ)成本最低可達(dá)0.033元/GB/月。

　　持續(xù)賦能行業(yè)

　　如上所述，華為云基因測(cè)序解決方案提供了標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)與持續(xù)創(chuàng)新，提供標(biāo)準(zhǔn)的高性能計(jì)算架構(gòu)，滿足本地機(jī)房與公有云無(wú)縫對(duì)接的需求，同時(shí)推出一鍵式生信分析平臺(tái)幫助快速部署生信流程，提升測(cè)序分析效率和降低綜合成本

　　不斷賦能生信企業(yè)拓展高附加值業(yè)務(wù)。其中大數(shù)據(jù)能力，通過(guò)計(jì)算存儲(chǔ)分離、內(nèi)存及分布式緩存、智能調(diào)度，大數(shù)據(jù)性能提升40%，成本降低50%;人工智能能力，通過(guò)作業(yè)群組管理、拓?fù)涓兄�的親和性調(diào)度，GPU線性加速比提升35%，降低人工智能50%訓(xùn)練時(shí)間;鯤鵬算力，整型計(jì)算+多核契合測(cè)序分析，Minimap2軟件在鯤鵬920下性價(jià)比領(lǐng)先同代x86處理器20%。

　　正是這樣的實(shí)力，華為云不斷賦能行業(yè)。例如武漢希望組&未來(lái)組聯(lián)手華為，提升基因測(cè)序效率。武漢未來(lái)組采用Kunlun超大內(nèi)存裸金屬服務(wù)器，承載重樓百合150G基因組裝;打通線下數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺(tái)與云端高性能計(jì)算平臺(tái)之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路，使得線下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以快速上傳到云端，從而進(jìn)行后續(xù)的分析。數(shù)據(jù)達(dá)到云端后，根據(jù)項(xiàng)目需求，在控制臺(tái)申請(qǐng)足夠規(guī)模的彈性云計(jì)算資源，快速完成項(xiàng)目。

　　在醫(yī)療健康行業(yè)升級(jí)的大背景下，基因測(cè)序需要融合更多的技術(shù)手段來(lái)達(dá)到更高的精準(zhǔn)度和科學(xué)性，華為云基因測(cè)序解決方案釋放云+AI+5G的強(qiáng)大動(dòng)能，幫助生信企業(yè)降本增效，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的智能化升級(jí)。

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