這場生物化學(xué)界跨世紀(jì)愛情長跑,浪漫到無法超越!

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2017年10月4日

在瑞典皇家科學(xué)院商議下

最終決定將諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給

Jacques Dubochet(University of Lausanne,Switzerland)

這場生物化學(xué)界跨世紀(jì)愛情長跑,浪漫到無法超越!

Joachim Frank(ColumbiaUniversity,New York,USA)

Richard Henderson(MRC Laboratory of MolecularBiology,Cambridge,UK)

以表彰他們對于冷凍電子顯微鏡技術(shù)研究發(fā)展所作出的貢獻(xiàn)

20世紀(jì)80年代,Jacques Dubochet成功將水玻璃化——通過特殊方法,將水進(jìn)行迅速冷卻,使其無法結(jié)晶便固化在生物樣品周圍,使生物分子即使在真空中也可以保持其自然形狀。

1990年,Richard Henderson成功地使用電子顯微鏡來以原子分辨率產(chǎn)生蛋白質(zhì)的三維圖像。

Joachim Frank則開發(fā)了一種圖像處理方法,對電子顯微鏡的模糊二維圖像進(jìn)行分析和合并,合成出明顯可辨的三維結(jié)構(gòu)。

由于他們的貢獻(xiàn),冷凍電鏡技術(shù)得以基本成形。而從抗生素的蛋白質(zhì)到新冠病毒滅活后的真實形貌,生物化學(xué)的爆炸性發(fā)展,均得益于冷凍電鏡與高性能計算的攜手。

有人說,高性能計算的浪漫在于如何設(shè)計最高性能算法和最高性能硬件來解決一個給定問題。

那么我想說,冷凍電鏡的浪漫一定在于和高性能計算一起,以可視化圖像帶領(lǐng)我們走進(jìn)微觀世界。

冷凍電鏡初窺RNA轉(zhuǎn)錄

Relion作為專門為冷凍電鏡設(shè)計的圖像處理軟件,采用經(jīng)驗貝葉斯方法改進(jìn)冷凍電鏡中的3D重建或2D類平均值,可通過冷凍電鏡數(shù)據(jù)的單顆粒分析來優(yōu)化大分子結(jié)構(gòu),具有很好的性能和易用性,受到廣泛關(guān)注。然而巨大的算力需求量,大大限制了Relion的應(yīng)用。

第三代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器作為英特爾2021年面向單雙路系統(tǒng)交出的最新答卷,為各行各業(yè)的HPC實際應(yīng)用帶來出色性能。與上一代產(chǎn)品相比,依靠創(chuàng)新內(nèi)核架構(gòu)和更高內(nèi)存帶寬(從上一代六通道升級到了八通道,同時配備更快的DDR4內(nèi)存產(chǎn)品),第三代英特爾 至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器大大提升了計算密集型工作負(fù)載的性能,可為Relion帶來61%的性能提升。

同時,Relion結(jié)合自身程序的算法結(jié)構(gòu)及性能瓶頸,針對GPU細(xì)粒度體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了程序優(yōu)化,基于GPU的Relion相比于單CPU,整個應(yīng)用的加速比超過36倍,計算密集型算法的加速比達(dá)到75倍以上,具有良好的可擴(kuò)展性。

由超益集倫最新推出的高性能工作站——ServMAX TR40-X3,搭載雙路3rd Gen Intel Xeon Scalable系列處理器或瀾起津逮系列處理器,最高可達(dá)80核,能夠快速高效地運行和處理各種復(fù)雜、嚴(yán)苛應(yīng)用程序。同時,其可配備4張高性能GPU,并且支持PCIe 4.0協(xié)議,提供超強(qiáng)算力。8塊大容量SATA/SAS/NVMe熱插拔硬盤,更可輕松滿足客戶對數(shù)據(jù)存儲的需求。

為進(jìn)一步驗證第三代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器及高性能GPU對Relion的加速效果,我們基于一套10萬個Plasmodium falciparum 80S ribosome蛋白顆粒的Benchmark數(shù)據(jù)對搭載雙路3rd Gen Intel Xeon Silver 4314 CPU及4張NVIDIA高性能GPU的ServMAX TR40-X3進(jìn)行Class2D 及Class3D性能測試。

在測試中,當(dāng)進(jìn)程數(shù)為5時,2D任務(wù)總用時為207min,CPU任務(wù)耗時僅占3.15%,3D任務(wù)總用時為50min,CPU任務(wù)耗時僅占30.98%;當(dāng)進(jìn)程數(shù)為9時,2D任務(wù)總用時為154min,CPU任務(wù)耗時僅占4.02%,3D任務(wù)總用時為46min,CPU任務(wù)耗時僅占32.37%,性能表現(xiàn)十分優(yōu)異。

評論列表

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2024-09-30 03:09:46

在你們這里學(xué)到很多愛情觀和人生觀。對我們有很大的幫助。

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2024-08-31 23:08:47

老師,可以咨詢下嗎?

頭像
2024-05-10 02:05:31

如果發(fā)信息,對方就是不回復(fù),還不刪微信怎么挽回?

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