复旦大学携手 IBM 合作伙伴实施冷冻电镜项目，加速生命科学研发进程
项目简介
冷冻电镜是结构生物学的分支学科，其应用会产生大量的数据，需要通过高性能的集群设备对这些数据进行分析处理才能够变成可用的数据。IBM 业务合作伙伴月新生科将 IBM 高性能存储解决方案引入复旦大学冷冻电镜项目中，满足高性能、存储池整合、横向扩展、智能化运维等需求。
项目优势
- 多：支持多接口协议，便于获得整合的存储池，简化运维，加速研发
- 快：聚合带宽整体 IO 达上百个 GB, 满足并发的高吞吐量的快速读写要求
- 好：大容量、灵活的横向扩展能力，支持日 10 TB 的数据的增长
- 省：方便与外接存储如磁带联动，实现冷热数据分层管理，支持低成本长期数据保存
满足当下和未来需求
复旦大学冷冻电镜项目当前采用了 2 套 IBM 高性能存储系统 IBM Elastic Storage System (ESS) 设备，可用容量超过 6 PB，已经使用了一年多的时间。
在未来，复旦大学还有更大量的数据的长期保存和转储的需求，需要把一些冷数据保存到磁带上, 实现冷热数据自动分层管理，简化管理，满足长期数据保护，同时降低归档成本。
IBM 合作伙伴月新生科的总经理吴弘先生表示：“复旦大学对 IBM 的价值观，还有服务宗旨，还有整个产品线的路线图是有很大的信心，可以满足他们未来的需要。”
早在 20 世纪 70 年代科学家们就利用冷冻电镜研究病毒分子的结构，首次提出了冷冻电镜技术的原理、方法以及流程的概念。冷冻电镜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。
作为当前结构生物学领域最为前沿的成像技术之一，冷冻电镜技术已经能够将生物大分子复合体的结构解析能力拓展至原子分辨率水平，特别适用于解析复杂的超大分子复合体的三维精细结构及动态结构，在小分子药物及疫苗的开发中亦显露出巨大的潜力。
IBM 合作伙伴月新生科的总经理吴弘先生介绍说：“冷冻电镜是结构生物学下面的一个分支学科，叫做冷冻电镜学科。结构生物学的核心就是要去看蛋白质分子的空间构型。通过冷冻电镜，先去得到了一个可见的二维图片，然后通过 HPC、再通过高性能计算的集群进行大量的科学计算，再把它解析出一个三维的空间结构。”
冷冻电镜对存储容量、稳定性、性能等有较高要求
冷冻电镜目前在科研方向的挑战有很多，比如数据管理和科研进度，对与系统设备的容量和性能等要求也比较严苛。
首先，对于冷冻电镜这样的仪器设备，比如在复旦的项目里面，它每小时现在已经能产生 450 - 500 张的 Image Stack，一天 24 小时连续地运营，会产生超过 10 TB 的数据，这对于存储容量的要求，还有存储读写性能的要求就会很高。
第二，每一个课题可能需要收 2,000 - 4,000 张不等的 Image Stack，而且工作往往会持续不间断（几周甚至是一两个月）。对于超算系统和存储的系统的稳定性、可靠性、性能要求都会非常的高。
第三，生物学家科学家更多希望把自己的精力和时间花生物体系研究上面。如何用好一个超算体系去为生命科学做服务，简化运维，加速研发，也是复旦大学的一大需求。
最后，所有的这些工作可能都是围绕着数据为核心数据平台来产生的，得到的冷冻电镜的数据是为进一步的像蛋白质相关的研究，可能还会有其他的工具，比方说高性能计算、人工智能、GPU 计算集群。
在这个项目选型的时候，复旦大学最后选用了基于 IBM Spectrum Scale 的 ESS 的软件定义存储设备。
满足科学数据的高速增长以及长期保留
复旦大学选择 IBM 高性能存储解决方案，支持性能、存储池整合、横向扩展、智能化运维等需求，满足科学数据的高速增长以及长期保留。具体原因如下：
首先，IBM ESS 聚合带宽整体的 IO 可以达到上百个 GB, 本身就能满足复旦大学并发的高吞吐量的读写要求。
第二，ESS 本身对于文件格式，包括对于文件系统的支持，对于不同的操作系统平台的支持。此外，它的接口协议很丰富，用户可以在不同的操作系统上、不同的体系上、不同的设备上都可以去挂载这样一个存储，把所有的数据放在同样一个存储池里面，方便管理和运维。
第三， ESS 本身有比较强的横向扩展的能力。生命科学的数据量是在不停的增长的，而且科学研究要求每一篇文章背后的数据都要保存至少 10 年，那么但是每一个项目可能涉及的数据量，往往会达到数 10 TB。ESS 大容量、灵活扩展和部署的属性更符合于复旦大学的需求。
第四，复旦大学还有更大量的数据的长期保存和转储的需求，在未来需要把一些冷数据保存到磁带上, 满足长期数据保护，同时降低归档成本。那么怎么样去更好地和外接设备、外接存储去达到一个比较好的联动，或者说比较简单的使用，ESS 在管理上面的特性也能带来比较大的便利性。
目前，复旦大学的项目采用了两套 IBM ESS 设备，可用容量超过 6 PB，已经使用了一年多的时间。IBM 合作伙伴月新生科的总经理吴弘先生表示：“复旦大学对 IBM 的价值观，还有服务宗旨，还有整个产品线的路线图是有很大的信心，可以满足他们未来的需要。”
随着冷冻电镜设备和计算机软硬件的快速发展，冷冻电镜技术将在生物学、医学和新药研发等领域发挥着越来越重要的作用。
关于月新生科
上海月新生科信息科技有限公司（简称：月新生科，IBM 业务合作伙伴）成立于 2018 年，主营健康、生命科学领域的 IT 系统集成、大数据分析与处理流程及软件开发、人工智能软件与装置的技术开发，以及云服务。面向科研、医疗、教育用户提供生命科学大数据分析与计算平台产品和私有云技术支持与咨询服务，面向科研用户提供大数据分析与信息安全技术服务。