文、图/羊城晚报全媒体记者 李钢

　　超级计算已经成为中国科学家在生命科学领域乘风破浪的重要工具。

　　记者从中科院生物医药与健康研究院（广州健康院）了解到，在该院近年来取得的一项又一项重大科研成果的背后，都与其自2014年起建设的中科院超算环境广州分中心（下称超算中心）密不可分。

　　这一次，科学驿站就要带着大家走进这个神秘而威力无比的超算世界。

　　自闭症的秘密：找到那个致病的突变碱基

　　广州健康院的科学家们，正在利用超算的能力，力图破解一系列遗传疾病的真相，其中，有着数千万患者的自闭症的秘密，正在被揭开。

　　据生物岛实验室何江平副研究员介绍，自闭症是一种由遗传突变所导致的家族性遗传疾病，然而，人基因组普遍存在单核苷酸多态性，部分突变会导致遗传疾病，同时也存在很多突变跟遗传疾病无关。

　　因此，就需要对人基因组所有30亿个碱基都进行扫描，通过将患者与大量正常人的基因组作对比后，找出其中的规律，从而精准定位造成自闭症的突变位点。

　　只有精准定位，才能确定靶点，为后续研发针对性的药物提供科学依据。人类的基因组中30亿个碱基，每个碱基又有A/T/C/G四种不同可能组合。面对这个庞大的数字，只有在超算的帮助下，才能完成这一庞大的计算量。

　　借助超算中心的计算能力，该院科研团队比较了不同家族上百名自闭症患者的基因组，并将其与数万个正常人基因组做对照，最终发现了新的与自闭症高度相关的突变基因以及突变位点，并在体外研究了这些突变位点在发育过程中导致自闭症的致病机理。

　　万分之一的筛选：谁才是真正的造血干细胞

　　对于超算中心发挥的重要作用，健康院副院长潘光锦深有感触。

　　他介绍说，在某一项造血干细胞的研究中，他们发现，在培养器中形成的造血干细胞，在移植到人体后却并不起作用，问题出在哪，困扰着科学家们。

　　于是，借助超算的强大计算能力，科学家们发现，一开始所认定的造血干细胞并不是真正的造血干细胞。而当时，他们需要从一万个干细胞样本中，辨认出究竟哪一种才是他们所需要的，而如果没有超算的帮助，仅仅依靠人的肉眼观察，根本就无法分析出来。

　　健康院研究员刘劲松解释说，生命体的本质是由一维的基因信息，决定蛋白质的三维结构，其可能性数以百亿计，而用超算的能力，可以将过去需要花费许多年才能得到的实验结果，在半天甚至更短的时间里完成。

　　数据分析才是“超”的重点

　　据介绍，成立于2014年的超算中心以其惊人的计算能力在干细胞与再生医学、创新药物设计、公共健康、海洋气象、地球科学、环保能源新能源等领域都有广泛的应用。

　　超算中心目前集群拥有：60台普通刀片计算节点，1000个CPU计算核心，全系统内存容量6TB，存储总容量达到3PB，整体聚合计算能力理论峰值每秒100万亿次，提供100M专线高速科技网络带宽,集中部署了面向生物医药与健康等多学科领域的超算应用软件及集成工具，可支撑大规模科学计算、数据模拟和实验验证。

　　这样的计算能力虽然比不上“天河二号”这样的庞然大物，但是超算中心主任、高级工程师陈朝明告诉记者，超算中心的重点其实不在计算，而在数据分析。

　　随着高通量和单细胞测序技术的不断发展，干细胞与再生医学、药物设计、公共健康与免疫等领域产生大规模数据，对于计算资源和计算能力的需求越来越大。超算中心的建成，正不断助力广州健康院细胞命运调控、遗传发育、抗癌药物筛选及蛋白质结构解析等方向的数据分析，大大提升了科研效率。

　　他说，超算中心的建设是基于需求导向，由于生物医药科学研究的特殊性，数据与计算应采取就近原则，基础设施贴近科学家，即来即用，提供一个可以让更多人进行不断试错的数据计算平台，能够拉近与科研新发现的距离，同时，这样的平台也能够帮助培养更多创新性交叉学科人才，更多创新性科研团队。

　　获2019年中科院计算发展指数排名第一

　　在2019年的指数排名中，广州分中心在中科院各超算分中心中位列第一名。截止2020年9月，广州分中心已经向再生医学与健康，生物信息，分子进化，药物设计，结构蛋白，冷冻电镜、人工智能、天然产化学药物，植物生态等研究领域提供支撑。

　　过去一年来，支撑干细胞先导专项、国家重点研发计划及省市专项项目超过200项；2018年至10月份，应用成果发表在Nature，Cell等子刊共8篇，以及其他国际知名刊物近百篇。

　　未来，广州分中心将不再满足提供单一方向的设备和技术支持，而是将联合各个子平台的特长和优势，依靠平台的自主创新，提供全面的技术解决方案，支持PI们（学科带头人）去挑战生命科学领域影响深远的课题。

　　“依靠平台的专业技术支持，在small labs（小实验室），也可以做big science（大科学）。我们相信，未来重大的科研发现和创新，都将从这里开始孕育、诞生。”这是陈朝明等人对超算中心的定位，也是他们的笃信。

　　来源 | 羊城晚报·羊城派

　　责编 | 柳卓楠