从生物信息研究看国产高性能计算的应用发展

1、从生物信息研究看国产高性能计算的应用发展        生物信息学（Bioinformatics）是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。世界各国对生物信息研究领域均高度重视，每年都会有大量资金投入。这不仅仅是因为生物信息能够带来巨大的利润，而且借助于它能够使本国在世界竞争中处于有利位置。广义地讲，生物信息学是以计算机为工具从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释。它包括了两层含义，一是对海量数据的收集、整理与服务，也就是管好这些数据；另一个是从中发现新的规律，也就

2、是用好这些数据。目前，伴随着基因组研究日新月异的快速发展，相关信息出现了爆炸性增长，迫切需要对海量生物信息进行处理。以DNA碱基数为例，其增长速度呈指数性增长，大约每14个月就会增长一倍，这一增长速度只有计算机运算能力的增长可以与之比拟。所以在当前基因组信息爆炸的时代，建立超大规模计算系统，发展全新的生物信息学的理论、方法来分析这些数据，从中获得有用的信息是基因组研究取得成果的决定性步骤。其次，生物学问题的处理最终都要转化成对数字符号的处理问题。要解决这样的问题就必须发展新的分析理论、方法、技术、工具，就必须依赖高性能计算机的信息处理。国外进行生物信息的海量数据处理都使用超级计算机，而我们的许

3、多研究工作还依赖于使用能力弱得多的工作站甚至个人电脑。与国外相比，国内生物信息研究在使用高性能计算方面还比较薄弱，这必将严重影响我国生物信息学未来的发展水平。与计算技术结合的瓶颈使我国的生物信息研究目前处于分水岭：不是超过别人，继续做领跑者；就是被别人赶超，从此一蹶不振。   近日，从华中科技大学传来消息，由国产服务器第一品牌浪潮（北京）电子信息产业公司捐助建设的“华中科技大学-浪潮高性能生物信息中心”正式启用，该中心引进了亚太区第一套基于Infiniband高速互联技术的浪潮天梭TS10000高性能系统，用于生物信息学中的科学计算、模拟和可视化研究，构建大型生物信息数据中

4、心，从而把我国生物信息计算水平提高到了一个新的水平。   该系统是建立在浪潮和华中科大在生物信息研究领域密切合作的基础之上，通过运用浪潮公司的天梭TS10000高性能计算机硬件平台，为华中科大从事生物信息科研工作者们提供高速、海量的应用服务。它为生物信息学研究提供了一个基于硬件、软件和数据库集成环境下的统一运行平台。为了更好地帮助华中科大科研工作者们从事生物信息研究，浪潮和该实验室还将进一步在这个领域合作，进行生物信息处理相关的数学模型、算法和应用软件的研究和开发，如此软硬一体的解决方案，大大缩短了我国生物信息研究的周期，因为以往从事生物研究的科技工作者需要分别采购硬件和软

5、件组成研究平台之后再开始科研工作。这些分别采购来的软硬件存在不兼容的问题，需要对软件进行繁杂的移植工作以适应硬件环境的运行要求，如此极有可能耽误相关科研进程，浪潮提供的软硬件一体化的解决方案，科研工作者们无需担心软硬件的相互兼容性，也不需要分头和多个供应商联系维护、培训等业务，大大提高了科研出成果的速度。   与此同时，浪潮还向华中科大捐赠了图形工作站、Intel编译器、性能调优工具、高性能并行数学库等并行开发软件，以及浪潮集群>' target='_blank' class='infotextkey'>管理软件、浪潮并行

6、文件系统、浪潮高性能负载均衡系统软件等软件系统，并提供相应的研发经费，用于启动实验室的面向生命信息领域的高性能计算应用，建立博士后工作站，共同研究生命信息领域的高性能计算应用，浪潮还提供研发人员与华中科技大学生物>' target='_blank' class='infotextkey'>医学光子学>' target='_blank' class='infotextkey'>教育部重点实验室研发人员组成研发团队，共同移植生命科学相关的软件。   浪潮北京公司副总经理程志超

7、指出，高性能计算的推广应用涉及到广泛的专业领域，其中有些领域是非常前沿的科研领域，在这些领域中的高性能计算应用系统和应用软件具有多样性、复杂性和专业性的特点，开发相对困难，需要结合相关科研领域的专业知识和高性能计算系统的软硬件知识才能够完成。而其中应用软件的开发，往往又会成为障碍高性能计算技术和高性能计算产品应用的主要瓶颈。从这个角度讲，高性能计算应用研究以及应用软件主导着这个产业的发展，并决定着这个产业的前景。因此，发展高性能计算的应用和应用软件，迫切需要处在科技前沿的研究单位与掌握高性计算技术与产品的厂商合作。   在生物>' target='_b

8、lank' class='infotextkey'>医学领域，华中科大生物>' target='_blank' class='infotextkey'>医学光子学>' target='_blank' class='infotextkey'>教育部重点实验室的各项研究处于国内领先地位，在相关领域有大量的研究成果和丰富应用经验，在结合华中科大在生物信息处理领域的丰富研究成果和高性能计算的应用经验，以及浪潮的高性能计算技术和产品基础上，通过双方的全力合作，推动生物信息

9、领域应用软件的发展，推动国内高性能计算在生物信息领域的应用。众所周知，国内高端计算市场一直是国外品牌一统天下的局面，以浪潮为首的国产服务器厂商在PC服务器市场站稳脚跟后，纷纷开始了引人注目的“高端之旅”，在IA架构领域浪潮是唯一一家承担国家863研究计划的厂商，其地位不言而喻，但是与那些擅长“炒作”市场和概念的公司不同，浪潮在高端应用市场没有哗众取宠，而是采取了极其务实的“以应用为导向”的发展策略，用程志超的话讲，就是“高端应用，用起来才是硬道理”，此次浪潮与华中科大在高性能生物信息研究领域的深层次、立体化合作就是一个成功案例，它将代表国产服务器最高技术水平的天梭系统与国际科技热点生物信息研究

10、应用完美结合在一起，不仅如此，天梭系统在中石化、山东科大、高考咨询等领域的成功应用，预示着国产高端服务器正在迅速“落地”，成为对抗国外高端产品的有力武器，无疑，浪潮正在领导着国产服务器厂商上演一幕精彩的“高端反击战”。   纵观浪潮服务器发展的成功历程，“专注化”和“紧贴应用”无疑是最有效的两大法宝，其背后是对中国服务器用户需求的深刻把握，以此次与华中科大的合作为例，充分体现了浪潮“弹性部署”的技术思路，在深入了解用户需求的基础上，通过模块化的计算单元、存储单元、通讯单元，将系统聚合成一个开放的、易于扩展的、高性能的交换系统，采用模块化的方法突破传统集群的限制可以非常容易地

11、实现横向扩展，随时可以根据用户对于应用的需求调整计算模块、交换模块以及存储模块。成功应用了高速互联技术Infiniband的高性能计算系统，有效实现整个系统在交换资源、计算资源、存储资源方面的灵活性、开放性以及扩展性。不仅如此，浪潮还向华中科大提供了包括技术培训、应用软件开发、博士后研究站等在内的一揽子推动计划，将业界关注的“应用驱动”概念踏踏实实的落到了实地。   据程志超透露，“华中科大模式”是浪潮高端计算在科研、>' target='_blank' class='infotextkey'>教育行业的成功典范，即通过与国内生物科学领域的权威研究机构的合作、开发与探索，共同开拓浪潮高性能计算在生物科学领域的应用发展，并将通过这种分领域的广泛合作模式，促进浪潮高性能计算在不同的应用领域的应用成熟，最终带动国内服务器品牌在高性能计算领域的长期发展。有理由相信，蕴含十年技术