冷凍電鏡，全稱冷凍電子顯微鏡技術（Cryo-Electron Microscopy），是應用冷凍固定技術，低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術，可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。冷凍電鏡的出現，不僅解決了生物分子結構解析中的許多難題，還改變了許多生物領域的研究方式，在細胞生物學、醫(yī)學、遺傳學等大部分領域都有廣闊的應用前景。

目前主要使用的幾種冷凍電子顯微學結構解析方法包括電子晶體學、單顆粒重構、電子斷層三種。不同的方法下數據產量、分析方法、使用軟件也不相同。主要應用包含冷凍電鏡數據自動收數據軟件，自動化預處理軟件、單顆粒應用軟件，Tomo應用軟件等。通用的冷凍電鏡數據分析平臺多是硬件的堆砌，通用硬件，存儲系統(tǒng)上部署操作系統(tǒng)、調度系統(tǒng)以及應用軟件。應用軟件一般由用戶自行配置，通用方案缺乏對業(yè)務系統(tǒng)的整體理解，尤其是缺乏應用軟件的理解。

為此，榮聯科技集團推出智能化冷凍電鏡數據分析平臺，打通下機數據采集、傳輸壁壘，使數據預處理、數據可視化、二維和三維分析更加高效。

榮聯冷凍電鏡數據分析平臺為用戶提供了全套的冷凍電鏡數據分析計算、存儲解決方案。用戶通過冷凍電鏡和數據分析系統(tǒng)具備了完全的冷凍電鏡結構分析能力。該平臺可以直接接入和控制冷凍電鏡光學系統(tǒng)，實現從數據采集到二維和三維生物結構的分析。系統(tǒng)的設計著眼于各種規(guī)模的冷凍電鏡設施，針對多用戶場景下規(guī)模化的冷凍電鏡數據計算實踐中的痛點問題，支持全自動化的數據分析流程和實時數據質量信息反饋，具有完備的、可視化的數據管理以及計算歷史追蹤和統(tǒng)計分析能力。

2021年重大更新升級

冷凍電鏡數據分析系統(tǒng)包含基礎資源層、系統(tǒng)層、應用層（即軟件層）和用戶層四個層次。基礎資源層針對冷凍電鏡數據的特點，提供最優(yōu)化的計算、存儲、網絡架構設計；系統(tǒng)層實現數據管理、自動化流程管理和作業(yè)調度；應用層以冷凍電鏡應用軟件為核心，進行數據的分析和處理，用戶層提供強大的用戶監(jiān)控和遠程操控能力。

冷凍電鏡業(yè)務流程

應用場景/人群

目前，榮聯冷凍電鏡數據分析平臺解決方案主要應用于生命科學蛋白質結構解析工作線中，已成功服務于清華大學、西湖大學、中科院上海有機所、水木未來等客戶，積累了豐富的行業(yè)經驗。

二十一世紀是生命科學的世紀，而結構生物學是現代生命科學研究的前沿主流學科之一?？蛻魡挝粌鹊目蒲腥藛T利用冷凍電鏡平臺對生物大分子結構與功能的深入研究，解決一系列重大的基礎科學問題，幫助人們更好地理解生命現象本質，并將極大地促進基于生物大分子結構的新藥研究及開發(fā)。

產品功能

核心功能

基礎資源層：該部分接收冷凍電鏡的下機數據，數據在基礎資源層上完成計算、存儲、結構解析。一般依據下機數據的通量，以及數據處理的時效性精準匹配所需資源量。下機數據會轉至工作站進行數據的預處理，工作站預處理后會將結果數據存放于集中存儲（用于后續(xù) 2D、3D 分析），同時也可單獨配置源數據存儲系統(tǒng)，用于源數據備份。在整個的數據傳輸或是計算、存儲過程中，數據對存儲的帶寬以及IOPS 有不同的要求，對于數據傳輸所需要的網絡帶寬也不同，由于應用程序的多樣性，對于計算系統(tǒng)有不同的資源需求。均需依據具體的冷凍電鏡的型號以及相機型號、數據處理時效性的要求，精準匹配方案。數據的預處理在 GPU 工作站完成。2D、3D 的處理采用 CPU/GPU 異構的計算集群方案。冷凍電鏡數據分析平臺支持全自動化的數據分析流程和實時數據質量信息反饋，具備計算分析、數據存儲能力。

系統(tǒng)層：在系統(tǒng)層，進行物理資源的統(tǒng)一管理，作業(yè)管理，流程管理，用戶管理，數據管理，包含集群管理軟件、調度軟件、編譯軟件等。

應用層：冷凍電鏡的數據處理包含數據采集、圖像預處理、顆粒挑選、二維重構、三維重構、結構優(yōu)化等過程，通過多年在冷凍電鏡領域的積累以及技術的布局，榮聯初步建立了一套比較完整的冷凍電鏡領域的應用系統(tǒng)，通過采用統(tǒng)計推斷和深度學習等人工智能技術，使整個計算過程擺脫對用戶干預的依賴，實現自動化處理。

用戶層：采用基于Web 的云桌面系統(tǒng)，通過 URL 訪問，提供多用戶同時在 線進行計算作業(yè)，通過Web Linux 桌面進行業(yè)務軟件的作業(yè)提交、作業(yè)監(jiān)控與數據管理，支持用戶通過 Web Linux 桌面實時處理 3D 性能加速的 Linux 桌面應用。

產品優(yōu)勢

方案特點

精準匹配、極速優(yōu)化：平臺不是硬件、軟件的簡單堆砌，結合冷凍電鏡的類型以及數據類型、應用特點匹配最優(yōu)的計算單元、網絡單元、存儲單元；深入挖掘應用特征，從硬件層、軟件層、算法層對系統(tǒng)以及軟件進行優(yōu)化，平臺具備最優(yōu)性能。

易維護、可擴展：整體系統(tǒng)的基礎環(huán)境由高性能計算集群以及分布式存儲系統(tǒng)構成，系統(tǒng)通過xCAT 進行管理和維護，使用 Slurm 系統(tǒng)進行多種異構資源的管理和調動。隨著數據量以及業(yè)務量的激增，平臺可快速在線擴容。

收集自動化、分析模塊化：冷凍電鏡數據平臺主要功能是數據采集、存儲以及數據解析。然而，冷凍電鏡的數據采集和分析處理仍然是一個費時費力的工作，極大地限制著該項技術的發(fā)展和應用。為解決這一問題，榮聯攜手合作伙伴、開發(fā)設計了一整套冷凍電鏡數據采集和分析系統(tǒng)，包括從數據采集到最終的三維重構。在開發(fā)中引入了新算法思路，支持自動化的數據收集、處理分析，包括首次引入和實現基于深度學習的蛋白顆粒識別挑選，基于粒子濾波的高誤差容忍度的三維重構參數搜索算法。整套系統(tǒng)可實現數據的自動化采集，將眾多的漂移校正、顆粒挑選、2D、3D 等軟件按照類別進行模塊化封裝，方便安裝以及配置，讓用戶開機即用。

整體而言，為了方便數據收集和數據解析，推動冷凍電鏡的發(fā)展和應用，方案中引入自動化收集系統(tǒng)、智能化解析系統(tǒng)，實現開機即用，無需重復性的軟件編譯，讓科研工作者將大量精力集中在科學研究中。

操作可視化：通過URL訪問Web的云桌面系統(tǒng)，通過 Web Linux 桌面進行Relion/MotionCorr2/Pymol/Coot/CCP4 等業(yè)務軟件的作業(yè)提交、作業(yè)監(jiān)控與數據管理，支持用戶通過 Web Linux 桌面實時處理 3D 性能加速的Linux 桌面應用。

服務客戶/使用人數

目前，榮聯冷凍電鏡數據分析平臺解決方案主要應用于生命科學蛋白質結構解析工作線中， 2021年度開拓了清華大學、西湖大學、中科院上海有機所、水木未來等客戶，服務于100多名科研人員。

市場價值

在西湖大學冷凍電鏡數據分析平臺建設項目中，西湖大學生命科學實驗室冷凍電鏡平臺重點支持結構生物學研究，很多以往‘看不清’的生物大分子結構能夠得到認識和解析，對探索生命奧秘、了解人類自身有著重要的作用。疫情期間，西湖大學冷凍電鏡成功解析新冠病毒細胞受體空間結構。

榮聯作為國內領先的數字化服務提供商，擁有二十余年的信息服務經驗，在西湖大學成立初期就積極配合學校推進信息化建設，為西湖大學建設了校級信息化平臺、為生命科學學院建設了冷凍電鏡平臺、承擔了西湖大學智算平臺總體建設工作，通過專業(yè)解決方案和豐富的項目實施經驗，全面助力西湖大學的科研平臺建設。

產品所屬企業(yè)·榮聯科技：

榮聯科技集團股份有限公司（股票代碼002642.SZ，簡稱“榮聯科技集團”）是專業(yè)數字化服務提供商，面向行業(yè)客戶提供企業(yè)數字化轉型和IT基礎設施建設全方位解決方案。20多年來，公司緊跟IT技術發(fā)展趨勢，建立了覆蓋全國的營銷和服務網絡，服務于數萬家行業(yè)客戶，成為客戶數字化建設的優(yōu)秀合作伙伴。未來，公司將圍繞云計算、大數據等新一代信息技術，深入金融、政府公用、運營商、能源制造和生物醫(yī)療等優(yōu)勢行業(yè)核心應用，為企業(yè)數字化轉型注入新動能。

目前，榮聯科技集團已發(fā)展成為營收規(guī)模超30億、員工800余名、業(yè)務遍及全國31個省市自治區(qū)及歐美、控股參股企業(yè)60余家的大型高科技企業(yè)集團。

公司戰(zhàn)略

榮聯科技集團以新一代信息技術集成服務為核心，以云服務和數據服務為兩大戰(zhàn)略方向，積極布局云服務、數據服務、自有產品及服務、數據中心建設四大業(yè)務板塊，深耕金融、運營商、政府公用、能源制造、生物醫(yī)療五大行業(yè)，以先進的數字化服務賦能客戶全面數字化轉型升級，為數字中國建設助力。

來源：數據猿