Việc áp dụng công nghệ vào sinh học hay y học không còn quá xa lạ. Những sản phẩm với chức năng ưu việt giúp cho việc nghiên cứu trở nên đơn giản và chính xác hơn. Bài viết này BKAII cùng các bạn tìm hiểu: khi sinh học đáp ứng công nghệ: Khai thác sức mạnh của tin sinh học với SKY-6200 hãng Advantech nhé!

Triển khai tại Hoa Kỳ

Mở khóa sức mạnh của phân tích bộ gen thông qua giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là rất quan trọng đối với những tiến bộ trong khoa học sinh học và y học. Để tối đa hóa những hiểu biết về di truyền, các nhà nghiên cứu yêu cầu các công cụ phân tích mạnh mẽ có thể dịch chính xác dữ liệu giải trình tự thô thành thông tin có ý nghĩa. Tuy nhiên, để khai thác triệt để những lợi ích này, các tổ chức yêu cầu các giải pháp dễ sử dụng có khả năng đáp ứng các nhu cầu đa dạng, với các rào cản kỹ thuật hoặc tài chính tối thiểu đối với việc áp dụng. Nghiên cứu điển hình này mô tả cách một nhà cung cấp giải pháp tin sinh học hàng đầu đã sử dụng phần cứng máy chủ SKY-6200 cấp công nghiệp, hiệu suất cao của Advantech để phát triển một nền tảng phần mềm hiệu quả và chính xác cao, cho phép các phòng thí nghiệm thuộc mọi quy mô tổ chức, phân tích và tận dụng dữ liệu gen tốt hơn.

Tin sinh học là một ngành sử dụng công nghệ máy tính để phân tích và xác định các mẫu trong khối lượng lớn dữ liệu sinh học. Từ trình sắp xếp thứ tự đến các thuật toán, cơ sở hạ tầng tin sinh học đóng một vai trò quan trọng trong việc hiểu các tập hợp dữ liệu lớn phức tạp. Tuy nhiên, do việc phát triển các công cụ tin sinh học độc đáo trong nội bộ rất tốn kém nên hầu hết các phòng thí nghiệm thích áp dụng các giải pháp được xây dựng có mục đích sẵn có, có thể tích hợp linh hoạt với cơ sở hạ tầng hiện có và tùy chỉnh theo yêu cầu.

Để đáp ứng nhu cầu thị trường này, nhà cung cấp hàng đầu các giải pháp giải trình tự bộ gen và phân tích thứ cấp nhằm thúc đẩy nghiên cứu khoa học đời sống và chẩn đoán phân tử muốn xây dựng một nền tảng giải pháp tự động toàn diện và có thể mở rộng để xử lý hiệu quả dữ liệu NGS.

Thử thách

Đối với tất cả các phòng thí nghiệm nghiên cứu, độ chính xác của cách gọi biến thể là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của kết quả. Với những tiến bộ trong công nghệ NGS, khối lượng dữ liệu giải trình tự được tạo tiếp tục tăng theo cấp số nhân. Ngoài ra, với sự đa dạng dân số ngày càng tăng và nhiều gen liên quan rơi vào các vùng khó lập bản đồ, việc lọc dữ liệu cơ bản và tham chiếu mẫu đã trở thành các quy trình sử dụng nhiều tài nguyên. Theo Định luật Moore, quy định rằng tiến độ tính toán phát triển nhanh hơn đáng kể, nhỏ hơn và hiệu quả hơn theo thời gian, sức mạnh tính toán tăng gấp đôi sau mỗi hai năm. So sánh điều này với dữ liệu bộ gen thực tế tăng gấp đôi sau mỗi bảy tháng và rõ ràng là không gian lưu trữ và hiệu quả xử lý là mối quan tâm chính đối với các ứng dụng tin sinh học.

Yêu cầu hệ thống

Để cung cấp nền tảng phân tích NGS có khả năng hỗ trợ nhiều loại hoạt động tin sinh học hiện tại và tương lai, khách hàng cần một máy chủ cấp công nghiệp với nhiều khe cắm mở rộng để cài đặt nhiều thẻ tăng tốc và thẻ giao diện mạng tốc độ cao (NIC). Khi làm việc với các bộ dữ liệu lớn, lượng bộ nhớ hệ thống lớn hơn có thể tăng tốc độ phân tích, đồng thời tăng số lượng CPU có thể giảm thời gian cần thiết để đọc ánh xạ.

Hệ thống cũng cần phải đủ chắc chắn để chịu được hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, đặc biệt là những địa điểm có độ cao và nhiệt độ tương đối cao. Do đó, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng, thời gian chết bằng không và độ ổn định cao là những yêu cầu phần cứng thiết yếu. Một máy chủ GPU mạnh mẽ với khả năng học sâu cũng cần thiết để nhanh chóng xử lý và chuyển đổi dữ liệu thành thông tin chi tiết hữu ích.

Cuối cùng, trước khi triển khai, giải pháp cần được chứng nhận để hoạt động trên toàn thế giới. Là một công ty toàn cầu coi trọng việc triển khai và tích hợp nhanh chóng, khách hàng cần phần cứng được tiêu chuẩn hóa để có khả năng tương thích rộng rãi và chứng nhận của bên thứ ba. Ngoài những cân nhắc cụ thể về môi trường lắp đặt đa dạng, mỗi quốc gia đều có các tiêu chuẩn chất lượng và quy định an toàn khác nhau. Để cho phép phát triển nhanh và thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn, hệ thống phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về công nghệ tin học.

Giải pháp

Xem xét các yêu cầu hệ thống, Advantech đã cung cấp các máy chủ GPU dòng SKY-6200 của mình. Được xây dựng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, máy chủ SKY-6200 có ổ cắm kép cho bộ xử lý Intel® Xeon® có khả năng mở rộng thế hệ thứ hai, 24 x bộ nhớ DIMM, 9 x khe cắm mở rộng PCI Express, 8 x khay SATA có thể tráo đổi nóng và 4 x cổng LAN, cũng như cũng như khả năng chịu rung cấp công nghiệp để tăng tính ổn định khi vận hành. Các thẻ sợi quang tích hợp cho phép kết nối mạng tốc độ cao đáng tin cậy, trong khi các thẻ PCI Express mảng cổng có thể lập trình trường (FPGA) cho phép tăng tốc học sâu và phân tích dữ liệu.

Để truyền phát dữ liệu lớn, cần có thông lượng đầu vào/đầu ra không đổi 400 Mbs giữa máy chủ và bộ lưu trữ. Theo đó, các máy chủ SKY-6200 của Advantech được trang bị liên kết mạng 10 Gigabit kép để đảm bảo hiệu suất mạng luôn hoạt động tốc độ cao đáng tin cậy. Điều này cho phép dữ liệu đã phân tích được tải lên cơ sở dữ liệu tập trung để phân tích xuôi dòng tiếp theo, chú thích biến thể, chia sẻ dữ liệu và tham chiếu bộ gen. Các phòng thí nghiệm riêng lẻ, mỗi phòng thí nghiệm có một nhóm trình tự sắp xếp riêng, có thể tạm thời lưu trữ dữ liệu đầu ra của trình sắp xếp thứ tự thô trên bộ lưu trữ bộ đệm gần với thiết bị của họ. Sau đó, dữ liệu có thể dễ dàng được chuyển đến cơ sở hạ tầng lưu trữ và tính toán tập trung, bao gồm cả bộ lưu trữ gắn mạng (NAS). Để hỗ trợ xử lý chuyên sâu về điện toán, SKY-6200 cũng được trang bị 16 mô-đun DDR4 RDIMM 32 GB của Micron Technology. Advantech hợp tác với Micron Technology với tư cách là thành viên của Chương trình Đối tác Chỉ số Công nghiệp (IQ), nhằm mục đích phát triển các giải pháp sản phẩm chất lượng cao, mạnh mẽ và bền bỉ cho nhiều ứng dụng công nghiệp. Tư cách thành viên trong Chương trình Đối tác IQ thể hiện cam kết lâu dài của Advantech trong việc tạo ra những cải tiến kỹ thuật lâu dài nhằm tạo ra một hành tinh thông minh.

Lợi ích

  • Phần mềm phân tích sáng tạo kết hợp với phần cứng máy chủ cấp công nghiệp cung cấp một nền tảng phân tích thứ cấp mang tính đột phá để giải trình tự dữ liệu bộ gen và tham chiếu mẫu.
  • Máy chủ SKY-6200 được trang bị bộ xử lý kép Intel® Xeon® Scalable thế hệ thứ hai và 16 x mô-đun RDIMM DDR4 32 GB Công nghệ Micron để tính toán hiệu suất cao.
  • Quy trình công việc cực kỳ hiệu quả với khả năng tăng tốc phần cứng giúp tăng hiệu suất tổng thể lên 15% trong thời gian chạy rút ngắn 30 phút.
  • Thời gian chạy được tăng tốc giúp tiết kiệm 40% dung lượng lưu trữ để xử lý các quy trình tạo kiểu gen chung.
  • Công nghệ FPGA có khả năng tái cấu hình cao giúp tăng tốc đáng kể khả năng lập bản đồ, căn chỉnh và gọi biến thể.
  • Điều khiển quạt thông minh tiên tiến tối ưu hóa quản lý nhiệt FPGA để giảm độ ồn và tối đa hóa sức mạnh tính toán.
  • Tất cả phần cứng của giải pháp, bao gồm nhiều bộ xử lý, bộ nhớ và cạc mạng, có thể nằm gọn trong hộp giá đỡ 2 khối nhỏ gọn để tiết kiệm không gian.

Advantech cung cấp một danh mục đầu tư phong phú các sản phẩm cấp công nghiệp, trưởng thành, có thể dễ dàng tùy chỉnh để mang đến các giải pháp đột phá. Đối với thị trường tin sinh học, Advantech cung cấp kiến trúc giải pháp IoT toàn diện, bao gồm các thiết bị cảm biến biên, điện toán, kết nối và lưu trữ máy chủ với vòng đời sản phẩm kéo dài lên đến 5 năm. Từ các thành phần đến hệ thống, các giải pháp của Advantech mang đến sự linh hoạt trong thiết kế, độ tin cậy trong vận hành và hỗ trợ kéo dài tuổi thọ.

Nhóm Thiết kế theo đơn đặt hàng của Advantech có thể hỗ trợ khách hàng tích hợp chương trình cơ sở nội bộ và các chức năng mở rộng, chẳng hạn như quản lý nhiệt FPGA và thêm logo thương hiệu độc đáo của họ theo yêu cầu. Điều này làm giảm thời gian tích hợp hệ thống và tổng chi phí sở hữu, cho phép khách hàng tập trung vào việc triển khai và phát triển ứng dụng.

Như vậy là BKAII đã giới thiệu đến các bạn dự án khai thác sức mạnh của tin sinh học với SKY-6200 hãng Advantech. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin các bạn liên hệ BKAI nhé!

Xem thêm:

"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"

Bài viết mới cập nhật...

 
 

Số lượng người đang truy cập...

Đang có 409 khách và không thành viên đang online