著名未來(lái)學(xué)家?guī)炱濏f爾在《奇點(diǎn)臨近》中，預(yù)言在2045年隨著基因、納米和機(jī)器人三大技術(shù)實(shí)現(xiàn)革命性突破，技術(shù)力量會(huì)以指數(shù)規(guī)律快速發(fā)展，人類(lèi)亙古追求的“永生”將有望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而基因技術(shù)則是這一切的基礎(chǔ)之一。

原來(lái)做一次完整的基因測(cè)序在幾年前需要數(shù)萬(wàn)美金，但現(xiàn)在一套基因測(cè)序只需要一千美金左右，那么未來(lái)基因測(cè)序在價(jià)格上還有多大的讓利空間？一套完整的基因測(cè)序動(dòng)輒會(huì)產(chǎn)生數(shù)GB基本的龐大數(shù)據(jù)，在后期分析這些基因樣本時(shí)需要怎樣的計(jì)算力去做支撐？現(xiàn)在做基因檢測(cè)大概要等一周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，那么未來(lái)有沒(méi)有可能像做血液檢查一樣，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)就得到檢測(cè)結(jié)果？

在2018年聯(lián)想全球智慧超算峰會(huì)的生命科學(xué)圓桌會(huì)議上，帶著以上諸多問(wèn)題我們采訪(fǎng)了諾禾致源副總裁吳俊和聯(lián)想數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)制造行業(yè)總監(jiān)許子牛，在他們的解答中，我們可以看出超算已經(jīng)成為了基因技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要推力。

基因測(cè)序行業(yè)再次印證“螺旋加速定律”

有人曾把基因堿基鏈，比作破解生命密碼的終極鑰匙。其實(shí)現(xiàn)在基因檢測(cè)已經(jīng)不再是陽(yáng)春白雪般的存在，利用基因測(cè)序技術(shù)，可以對(duì)孕婦進(jìn)行無(wú)創(chuàng)傷的產(chǎn)前先天遺傳缺陷檢測(cè)，也可以通過(guò)檢測(cè)腫瘤基因特征片段提早預(yù)防癌癥，還可以通過(guò)基因技術(shù)來(lái)尋找最優(yōu)的藥物治療方案?；蚣夹g(shù)已經(jīng)被公認(rèn)是，有可能改變?nèi)祟?lèi)命運(yùn)的關(guān)鍵技術(shù)。

基因技術(shù)站在了自然科學(xué)的風(fēng)口，而諾禾致源則站在了基因行業(yè)的風(fēng)口之上。據(jù)吳俊介紹，諾禾致源的業(yè)務(wù)覆蓋科技服務(wù)、腫瘤基因檢測(cè)及遺傳檢測(cè)三大領(lǐng)域，為全球研究型大學(xué)、科研院所、醫(yī)院、醫(yī)藥研發(fā)企業(yè)、農(nóng)業(yè)企業(yè)等提供基因測(cè)序、質(zhì)譜分析和生物信息技術(shù)支持等服務(wù)。其中科研服務(wù)的內(nèi)容是為大專(zhuān)院校、醫(yī)院、藥企提供測(cè)序的服務(wù)，從測(cè)序到后續(xù)的數(shù)據(jù)分析，最后給到客戶(hù)分析報(bào)告，客戶(hù)根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)挖掘出數(shù)據(jù)具體的生物學(xué)意義。目前諾禾致源已在全球運(yùn)行25臺(tái)NovaSeq、20臺(tái)PacBio Sequel、30臺(tái)HiSeq X、11臺(tái)HiSeq 2000/2500/4000、4臺(tái)MiSeq、4臺(tái)NextSeq 500、6臺(tái)Life Ion Proton（DA8600）、2臺(tái)S5XL和5套Q Exactive HF-X等最先進(jìn)的基因測(cè)序儀，建立了亞洲通量規(guī)模最大的基因測(cè)序平臺(tái)，將實(shí)現(xiàn)每年280,000人全基因組測(cè)序的超高通量。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著名的摩爾定律，而基因測(cè)序技術(shù)的技術(shù)更新甚至超越了半導(dǎo)體發(fā)展的速度。有相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2007年全球基因測(cè)序市場(chǎng)規(guī)模僅為800萬(wàn)美元，而到2018年全球基因測(cè)序市場(chǎng)規(guī)模將有望達(dá)到117億美元，這是典型的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)實(shí)例，也是高新技術(shù)常出現(xiàn)的性能飛速提升、價(jià)格快速下降、用戶(hù)規(guī)模幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的“螺旋加速定律”的鮮活案例。

吳俊在采訪(fǎng)中表示，在幾年前測(cè)一個(gè)人的基因組需要一萬(wàn)美金，現(xiàn)在大概只需要一千美金，整體的測(cè)序成本降速是非?？斓模啾扔诎雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)著名的摩爾定律，整個(gè)基因測(cè)序產(chǎn)業(yè)的成本降幅速度甚至超過(guò)了摩爾定律的。這就面臨一個(gè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，在基因測(cè)序成本降得迅速、測(cè)序樣本數(shù)量又在快速增大的前提下，找到能滿(mǎn)足基因測(cè)序行業(yè)特定需求的HPC解決方案就成為必須解決的問(wèn)題。

基因測(cè)序應(yīng)對(duì)爆發(fā)性成長(zhǎng)，需要HPC有新突破

據(jù)吳俊介紹，基因測(cè)序行業(yè)因?yàn)樽陨淼臉I(yè)務(wù)特性，所以對(duì)HPC的選擇上有鮮明的行業(yè)特征要求：

第一，要滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)量需求?；驕y(cè)序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都是TB級(jí)別，以諾禾致源為例，每臺(tái)測(cè)序機(jī)器一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是6TB，按照目前60臺(tái)測(cè)序機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，2018年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將達(dá)到30PB，這就必須要求HPC系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。

第二，對(duì)內(nèi)存需求量大。在后期基因序列分析時(shí)，往往會(huì)進(jìn)行序列對(duì)比，這就要求要將海量數(shù)據(jù)一次性的載入到內(nèi)存并加以處理，而不適宜分批導(dǎo)入，這就對(duì)內(nèi)存有了非常嚴(yán)苛的容量要求。

第三，對(duì)計(jì)算力要求高。根據(jù)實(shí)際測(cè)試，目前基因測(cè)序所用的專(zhuān)用軟件，用GPU來(lái)跑還不夠成熟和穩(wěn)定，所以對(duì)CPU的性能要求就變得更高。

經(jīng)過(guò)縝密的選型，最終諾禾致源選擇了聯(lián)想HPC。據(jù)了解，聯(lián)想提供的刀片是高性能運(yùn)算系統(tǒng)，配置超過(guò)10PB的存儲(chǔ)空間，單節(jié)點(diǎn)配置了最高達(dá)2TB的超大容量?jī)?nèi)存。并且通過(guò)統(tǒng)一的集群監(jiān)控管理、作業(yè)調(diào)度，不單保證了整套系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還可以利用調(diào)優(yōu)來(lái)不斷釋放系統(tǒng)的計(jì)算潛力。經(jīng)過(guò)改造升級(jí)，如今諾禾致源已經(jīng)擁有全球領(lǐng)先的高性能計(jì)算平臺(tái)，數(shù)據(jù)中心運(yùn)算能力已提升至1727T flops，總內(nèi)存410TB，總存儲(chǔ)60.2PB，有效地支撐著生命科學(xué)研究和醫(yī)療健康兩大領(lǐng)域?qū)Υ髷?shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)的需求。

吳俊在采訪(fǎng)時(shí)表示，在不考慮成本、投入巨量算力的前提下，現(xiàn)在基因測(cè)序的后期數(shù)據(jù)處理周期可以從2.5天縮短到20分鐘，所以諾禾致源對(duì)HPC的算力提升有殷切的期待，尤其是當(dāng)E級(jí)計(jì)算實(shí)現(xiàn)之后，軟件不斷會(huì)針對(duì)GPU加速和多核調(diào)優(yōu)，那么做一次基因測(cè)序后期比對(duì)的時(shí)間縮短到一個(gè)小時(shí)內(nèi)是可以期待的。

許子牛在接受采訪(fǎng)時(shí)表示，聯(lián)想作為計(jì)算工具提供商來(lái)說(shuō)，當(dāng)提供的工具越好、商業(yè)化程度越高，對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)越低。未來(lái)基因測(cè)序需求大爆炸，會(huì)對(duì)HPC有更多要求，聯(lián)想認(rèn)為HPC跟普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)不同，它往往擔(dān)負(fù)著核心業(yè)務(wù)或者尖端科研計(jì)算的重任，所以單純?nèi)フ凥PC的價(jià)格沒(méi)有意義，而是應(yīng)該考量HPC在整個(gè)生命周期的成本。就比如，現(xiàn)在基因測(cè)序的數(shù)據(jù)中心不像傳統(tǒng)IDC的數(shù)據(jù)中心，可以建在像內(nèi)蒙古等能源豐富的地方，而更多地建在重點(diǎn)中心城市，這就對(duì)單位能耗、對(duì)節(jié)能有更高的要求，所以聯(lián)想的重點(diǎn)會(huì)放在切實(shí)降低用戶(hù)整體成本上。其實(shí)對(duì)于一個(gè)HPC數(shù)據(jù)中心而言，峰值計(jì)算能力有多高僅僅在設(shè)計(jì)和驗(yàn)收時(shí)有意義，更多時(shí)候是考驗(yàn)HPC的穩(wěn)定性和耐久性，聯(lián)想計(jì)算團(tuán)隊(duì)在后期維護(hù)和技術(shù)保障上有口皆碑，會(huì)幫助用戶(hù)不斷調(diào)優(yōu)，從而能讓用戶(hù)以經(jīng)濟(jì)的投入獲得更高的算力回報(bào)，聯(lián)想認(rèn)為這才是能給用戶(hù)帶來(lái)持久價(jià)值的選擇。

HPC不只是巔峰算力，還決定人類(lèi)探索未知的新邊界

在過(guò)去，人類(lèi)是用雙腳丈量世界，但在探索太空的過(guò)程中，人類(lèi)可以利用射電望遠(yuǎn)鏡、HPC來(lái)探測(cè)更遙遠(yuǎn)的太空奧秘。讓我們引以為傲的“神舟十一號(hào)”載人航天工程中，聯(lián)想HPC提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障。尤其是在軌道計(jì)算、模擬仿真、航天器設(shè)計(jì)等關(guān)鍵事件中，承擔(dān)了大量重要的計(jì)算工作，穩(wěn)定可靠的品質(zhì)完美匹配“航天級(jí)”苛刻要求，大量節(jié)省了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，大大縮短了計(jì)算周期，提高了航天器設(shè)計(jì)的可靠性。

過(guò)去監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境主要依靠依靠人工采樣，不但耗時(shí)費(fèi)力，而且時(shí)效性也不佳。而利用HPC和遙感技術(shù)，則可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。聯(lián)想為國(guó)家海洋局搭建的高效海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警高性能平臺(tái)，大幅提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析、處理功能，充分滿(mǎn)足了國(guó)家海洋局的科研需求。

聯(lián)想聯(lián)想集團(tuán)高級(jí)副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)集團(tuán)中國(guó)區(qū)總裁童夫堯在做主題演講時(shí)表示，在前不久剛剛結(jié)束的世界超算大會(huì)（ISC2018）上，聯(lián)想憑借117套入圍的成績(jī)，成為HPC TOP500榜單中全球最大的HPC解決方案供應(yīng)商。作為首家獲此殊榮的中國(guó)廠(chǎng)商，聯(lián)想正在以“科技創(chuàng)新”賦能行業(yè)變革，為科研、教育、航天、氣象、汽車(chē)、石油石化、生命科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域提供領(lǐng)先成熟的解決方案。

正如國(guó)防科大計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)廖湘科所言，擁抱新技術(shù)是HPC繼續(xù)輝煌的必由之路，未來(lái)的智慧超算時(shí)代，必然離不開(kāi)HPC、大數(shù)據(jù)與人工智能的融合創(chuàng)新。在峰會(huì)當(dāng)天，聯(lián)想發(fā)布了自主研發(fā)的AI產(chǎn)品家族，其中包括專(zhuān)為HPC和AI優(yōu)化的全新人工智能服務(wù)器ThinkSystemSR670、Think SystemHG680、ThinkSystemHG690；全新的LiCO GENE Edition；此外，聯(lián)想還推出第三代溫水水冷解決方案“海王星”系統(tǒng)，走在了HPC與AI融合創(chuàng)新的行業(yè)潮頭。

人類(lèi)被稱(chēng)為萬(wàn)物之靈長(zhǎng)，與動(dòng)物最大的區(qū)別，就在于人類(lèi)能夠利用和發(fā)明工具。人類(lèi)在陸續(xù)發(fā)明蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等重要發(fā)明之后，人類(lèi)改造世界的能力在不斷增強(qiáng)。從某種程度上來(lái)說(shuō)，HPC現(xiàn)在代表的已經(jīng)不只是人類(lèi)的巔峰計(jì)算力，而是人類(lèi)探索未知世界的新邊界。我們也衷心期待聯(lián)想為代表的中國(guó)HPC力量，在不久的將來(lái)能夠第一個(gè)實(shí)現(xiàn)E級(jí)計(jì)算的歷史性突破，中國(guó)HPC產(chǎn)業(yè)能夠在硬件、軟件、應(yīng)用等方面不斷成熟，從而建立起更加有競(jìng)爭(zhēng)力的智慧超算新生態(tài)，也讓HPC成為中國(guó)未來(lái)科技發(fā)展和融合創(chuàng)新的基石。

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