--- title: 生命科学-高性能解决方案-鲲鹏社区 description: 生物医药行业和脑科学领域中分子建模，数据管理，药物分子设计、基因测序、冷冻电镜等，基于华为鲲鹏HPC解决方案，全栈自主可控，极大地加速新药研发的效率和节约运算时间。 keywords: 高性能解决方案,鲲鹏社区,生命科学行业概述,行业需求与挑战,核心优势,相关产品,行业应用场景,应用优化案例 url: https://www.hikunpeng.com/solutions/hpc/life_sciences section: (其他) --- # 生命科学-高性能解决方案-鲲鹏社区 URL: https://www.hikunpeng.com/solutions/hpc/life_sciences 描述: 生物医药行业和脑科学领域中分子建模，数据管理，药物分子设计、基因测序、冷冻电镜等，基于华为鲲鹏HPC解决方案，全栈自主可控，极大地加速新药研发的效率和节约运算时间。 关键词: 高性能解决方案,鲲鹏社区,生命科学行业概述,行业需求与挑战,核心优势,相关产品,行业应用场景,应用优化案例 生命科学行业解决方案 生命科学行业解决方案 鲲鹏支持主流开源社区，助力研发效率提升 ## 生命科学行业概述 生命科学领域广泛运用脑科学、基因组学、表观遗传学、蛋白质组学等手段进行科学研究，并过数学建模与生物信息学分析实现生命系统行为的精准预测，这一过程依赖海量数据处理与高性能计算集群支撑。当前，AI技术已成为核心驱动力之一——深度学习助力多组学数据规律挖掘，AlphaFold等成果推动蛋白质结构预测革新。基于鲲鹏高性能计算解决方案，通过多样性算力融合，可显著提升研发效率，有力支撑AI for Science场景创新。 ## 行业需求与挑战 计算规模增长 计算规模增长 基因组学、蛋白质组学等领域新技术加快普及（如单人全细胞测序），数据量持续增长，所需计算资源暴增 软件复杂多样 软件复杂多样 生命科学领域常用软件多达数千款，且版本迭代频繁，算力平台需具备高度的兼容性，以支持不同工具及其多版本的稳定运行 计算环境切换频繁 计算环境切换频繁 用户通常参与多个课题或项目，算力平台需确保计算环境能快速部署，保障用户及时开展研究工作 ## 核心优势 计算效率高 基于鲲鹏的基于测序、冷冻电镜、蛋白质结构分析等TOP应用性能领先传统算力平台 生态完善 鲲鹏社区与Bioconda、Bioconductor等主流开源社区深度合作，超过7000款主流生信软件持续发布ARM版本 高易用 基础软件支持一键集成部署，提供典型应用容器镜像，开箱即用，减少计算环境部署用时 ## 相关产品 基础硬件 基础软件 基础硬件 基础软件 ... 基础硬件 查看详情 [了解详情](https://www.hikunpeng.com/compute/server-motherboard?data=S920X00) 2U2P 均衡型 2* 鲲鹏920处理器 1U2P 高密型 2* 鲲鹏920处理器 2U4P 胖节点 4* 鲲鹏920处理器 基础软件 提供易用好用的基础软件，涵盖操作系统、高性能计算套件和管理软件等 查看详情 [了解详情](https://www.hikunpeng.com/developer/hpc) 高性能计算套件 集成基于鲲鹏平台深度优化的通信库、数学库、编译器等软件 多瑙套件 包括多瑙Portal和多瑙调度器，支持多样性算力高效调度、统一管理 ## 行业应用场景 基因测序 基因测序技术是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，已经广泛应用于医疗和非医疗等各个领域，如产前检查，遗传检测，癌症靶向治疗等，高通量低成本的测序技术让基因测序走进千家万户。 基因数据分析过程根据研究目的不同，会有I/O密集型、CPU密集型、内存密集型等各种计算实例需求，需要海量基因数据的分析与挖掘。目前已经有GATK、Ont-tombo 、HISAT2 等50+应用完成鲲鹏适配。 冷冻电镜 冷冻电镜（cryo-electron microscopy,cryo-EM）技术是将生物大分子在毫秒时间尺度内快速冷冻在玻璃态的冰中，应用低温透射电子显微镜收集生物大分子的二维投影，并利用三维重构的方法得到大分子三维精细结构的生物物理学技术。对计算密集度极高：包括图像数据校正、有效大分子颗粒识别、颗粒聚类、空间构造和数据转换，一次作业的数据处理时间往往需要数天。高速I/O：需要在很短的时间读入包含数百GB数据的大文件；relion、 eman2等已经完成鲲鹏适配迁移，性能更优。 蛋白质结构分析 利用大规模计算资源，通过分子动力学模拟或人工智能模型预测蛋白质的三维空间结构，并分析其与功能的关系。该技术能大幅缩短传统实验方法耗时数月至数年的结构解析过程，在药物靶点发现、小分子药物设计及理解疾病机理方面具有关键作用。鲲鹏已适配alphafold、hhblits、psipred、CNCI等蛋白质分析软件。 ## 应用优化案例 AlphaFold2 GATK4.0.0.0 AlphaFold2 GATK4.0.0.0 ... AlphaFold2 AlphaFold是一款先进的蛋白质结构预测工具，它基于PDB（Protein Data Bank）数据库中的已知蛋白质结构和序列训练模型，对蛋白质序列进行三维结构预测，从而更好的帮助科学家理解其功能和生物学活性，对药物设计和疾病治疗具有重大的推动意义 使用软件 应用软件：AlphaFold2 基础软件：openEuler、HPCkit（KUPL、毕昇编译器、Hyper MPI、KML等） 测试算例：779长度序列推理 关键技术 典型序列推理性能相比优化前提升10+倍。主要优化措施如下： · 并行编程优化：引入鲲鹏PyTorch扩展插件，多进程改造适配鲲鹏多NUMA特性，发挥鲲鹏算力 · 通信优化：基于KUPL共享内存模块，减少拷贝次数与多线程拷贝使能，将通信过程与转置操作融合，时延降低60%+ GATK4.0.0.0 GATK是Genome Analysis ToolKit的缩写，是一款从高通量测序数据中分析变异信息的软件，是目前最主流的snp calling软件之一。 GKL（ Genomics Kernel Library ）是针对GATK和HTSJDK基因测序应用的计算内核优化库，支持64bit Linux及Mac OSX平台，基于x86 AVX、AVX2、AVX-512、 multicore、FPGA实现，在ARM平台使能需将x86 AVX指令集转化为Neon指令集实现。 当前GKL主要包含三大模块：PairHMM，Smith-Waterman和DEFLATE（compression/decompression），前两者为基于AVX指令的算法优化库，DEFLATE为Intel实现的压缩解压优化库。 使用软件 应用软件： GATK4.0.0.0 基础软件：openEuler、HPCkit（毕昇编译器、Hyper MPI、KML等） 测试算例：全流程 关键技术 相同计算节点数，GATK应用在鲲鹏平台性能与国际主流x86相当。主要优化措施如下： · 在鲲鹏平台上对Spark线程进行NUMA绑核可以大幅提升Spark多线程计算性能 · Spark内存分配优化策略，提升内存访问效率 ## 核心应用 高性能计算行业主流开源软件调优指导请参考《调优指南》 [了解详情](https://www.hikunpeng.com/document/detail/zh/kunpenghpcs/hpcindapp/tngg/kunpenghpcsolution_05_0002.html)，更多应用请前往《软件兼容性查询工具》 [了解详情](https://www.hikunpeng.com/ecosystem/compatibility#HPC) | 软件名 | 版本号 | 操作系统 | 源码包 | 移植指南 | | --- | --- | --- | --- | ---| | Canu | v1.8 | CentOS 7.6 | canu-1.8.tar.gz | CANU 1.8 移植指南 | | Ont-tombo | 1.5.1 | CentOS 7.6 | 通过pip命令下载 | Ont-tombo 1.5.1 移植指南 | | BWA | 0.7.17 | CentOS 7.6 | bwa-0.7.17.tar.bz2 | BWA 0.7.17 移植指南 | | CNVnator | v0.4.1 | CentOS 7.6 | CNVnator_v0.4.1.zip | CNVnator v0.4.1 移植指南 | | Cufflinks | 2.2.1 | CentOS 7.6 | cufflinks-2.2.1.tar.gz | Cufflinks 2.2.1 移植指南 | | BLAST | 2.9.0 | CentOS 7.6 | ncbi-blast-2.9.0+-src.tar.gz | BLAST 2.9.0 移植指南 | | HISAT2 | 2.1.0 | CentOS 7.6 | hisat2-2.1.0.tar.gz | HISAT2 2.1.0 移植指南 | | GATK | 4.0.0.0 | CentOS 7.6 | gatk-4.0.0.0.zip | GATK 4.0.0.0 移植指南 | | STAR | 2.7.1a | CentOS 7.6 | STAR-2.7.1a.tar.gz | STAR 2.7.1a 移植指南 | | Tophat2 | 2.1.1 | CentOS 7.6 | tophat-2.1.1.tar.gz | Tophat2 移植指南 | 共 53 条 10条/页 20条/页 30条/页 40条/页 1 2 3 4 5 6 前往