張燕 廣州工商學(xué)院

引言

生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，綜合了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科。隨著海量基因組數(shù)據(jù)的誕生，如何深入挖掘這些數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息是一個(gè)亟待解決的問題。然而這些數(shù)據(jù)難以識別，數(shù)量過多，所涉及的處理與分析步驟多且繁瑣，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法無法使用，因此需要更高能力的數(shù)據(jù)計(jì)算分析和存儲(chǔ)能力。而云計(jì)算有高速計(jì)算能力、超大存儲(chǔ)量及應(yīng)用特點(diǎn)，因此通過云存儲(chǔ)漸漸成為生物計(jì)算發(fā)展的趨勢。

1 研究內(nèi)容的可行性分析

基因組數(shù)據(jù)持有者廣泛而安全地使用數(shù)據(jù)是發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值、提供基于數(shù)據(jù)的作用的前提條件。現(xiàn)實(shí)中，有很多方式致力于解決此問題，如STATA,SPSS等基礎(chǔ)軟件，后出現(xiàn)了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、聚類分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。然而隨著基因組數(shù)據(jù)高通量的增長，準(zhǔn)確運(yùn)用數(shù)據(jù)、從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的復(fù)雜性也在不在增加，如何有效處理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)引起了研究者們的廣泛注意。人們清楚地認(rèn)識到對這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須有更有效的方法才能獲取更有價(jià)值的信息。本項(xiàng)目力圖解決分析海量數(shù)據(jù)時(shí)存在的問題，符合大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展趨勢，有助于推動(dòng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 研究方法和技術(shù)路線的可行性分析

通過對研究內(nèi)容和關(guān)鍵問題的分析，本項(xiàng)目提出了相應(yīng)的研究方法和技術(shù)路線。對于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的基因組數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目引入云計(jì)算平臺(tái)，通過該平臺(tái)分析基因組數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，并預(yù)測。云計(jì)算平臺(tái)這幾年發(fā)展非常迅速，適合分析高通量數(shù)據(jù)。通過較成熟的理論基礎(chǔ)與技術(shù)平臺(tái)結(jié)合，可以得出準(zhǔn)確結(jié)論。

基于國內(nèi)外文獻(xiàn)研究分析，2018年初開始研讀相關(guān)文獻(xiàn)，了解最新研究成果。且課題組成員具備完成課題的能力：團(tuán)隊(duì)成員結(jié)構(gòu)合理，其中包括科研、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師；學(xué)歷層次高，絕大部分為碩士以上學(xué)歷；科研能力強(qiáng)，大部分成員主持或參與過科研項(xiàng)目，且發(fā)表了高質(zhì)量的科研論文。

3 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益及風(fēng)險(xiǎn)分析

云計(jì)算從提出到今天已經(jīng)有10多年的歷史，現(xiàn)在平臺(tái)建設(shè)日漸成熟，尤其隨著數(shù)據(jù)數(shù)量越來越繁多，種類越來越繁多，云計(jì)算已經(jīng)成為一種不可或缺的重要方式。

經(jīng)濟(jì)效益方面，則有以下幾種情況：

（1）準(zhǔn)確、安全、有效地通過云計(jì)算平臺(tái)處理好基因組間的相互關(guān)系，可以進(jìn)一步推進(jìn)生物、醫(yī)學(xué)的發(fā)展，彌合基因組的關(guān)系預(yù)測在技術(shù)上的鴻溝。

（2）有效處理基因組的關(guān)系（基因測序）帶來了商業(yè)價(jià)值，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目基于經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究思路，使得基因關(guān)系更容易走向商業(yè)。在本領(lǐng)域有很多成功的例子：例如，2011年，華盛頓大學(xué)里26臺(tái)基因測序儀器中的一臺(tái)，以及一臺(tái)超級計(jì)算機(jī)，經(jīng)過幾周晝夜不停地運(yùn)行，準(zhǔn)確找出了沃特曼（一名白血病患者）的病因——一個(gè)正?；騀LT3表達(dá)過于活躍，刺激了沃特曼癌細(xì)胞的快速生長增殖；并找到一種可以抑制基因表達(dá)的新藥。這使得沃特曼成為第一個(gè)用此藥治療白血病的病人，且病情好轉(zhuǎn)。再例如，蓮的兩個(gè)子類：熱帶蓮（清邁野蓮）和溫帶蓮（中湖野生蓮），它們有不同地理來源（由太平洋分開），但保持相同染色體數(shù)目。通過基因組測序分析二者之間的關(guān)系，對了解蓮的基因多樣性和親緣關(guān)系，以及對種質(zhì)資源的育種和非原位保存有重要意義。因此，基于本項(xiàng)目的新的安全有效的基因測序必定帶來新的商業(yè)機(jī)會(huì)。

（3）有助于大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，帶來社會(huì)效益。大數(shù)據(jù)是建設(shè)智慧城市的基礎(chǔ)，然而只有對大數(shù)據(jù)在“集大成”的基礎(chǔ)上重組分析，數(shù)據(jù)的價(jià)值才能不斷放大，成為“智慧”。

至于風(fēng)險(xiǎn)分析，由于基因組數(shù)據(jù)量多，導(dǎo)致可能選取不準(zhǔn)確，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

要達(dá)到的主要經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)為：準(zhǔn)確對高通量基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行測序分析并預(yù)測，及時(shí)應(yīng)用到白血病、乳腺癌等疾病的臨床診斷中，使得該技術(shù)及早造福社會(huì)，帶來經(jīng)濟(jì)效益。

4 總結(jié)

云計(jì)算所具有的高速計(jì)算能力、高存儲(chǔ)量及使用特點(diǎn)很好地滿足了這些需求，因此融合云計(jì)算漸漸成為生物計(jì)算發(fā)展的趨勢[5]。本文介紹了云存儲(chǔ)基因組數(shù)據(jù)的可行性研究。