遗传发育所1959年成立于北京，前身是由中国科学院植物研究所遗传研究室与动物研究所遗传组合并组建的中国科学院遗传研究所。

研究所的战略定位和发展目标是攻克遗传与发育生物学和农业资源高效利用领域重大科学和关键技术问题，遗传发育所下设基因组生物学、分子农业生物学、发育生物学、分子系统生物学和农业资源等5个研究中心，拥有公共技术平台、实验动物中心、现代化植物温室等平台设施，昌平生物技术育种基地、海南南繁育种试验基地、东营分子设计育种试验基地等试验基地，以及河北栾城农田生态系统国家野外观测试验站、南皮生态试验站、太行山试验站等网络台站。

需求与挑战

冷冻电镜三维重构技术是解析大分子晶体结构、研究生命本质的有力手段，为达到原子级别的分辨率，往往需要处理数十万张图片，在整个流程中，图像处理、三维重构是非常核心的步骤，对计算和存储的需求非常高，比如利用冷冻电镜技术获取可见的二维图片，当专业的应用软件进行单颗粒图片处理时，需要海量的GPU算力资源，对于底层计算性能以及数据读写的性能都有着严格的需求。此外对于冷冻电镜这样的仪器设备，每分钟大概就能产生数张图像数据，按照24小时不间断地工作计算，每天会产生超过数TB的数据，这对于存储容量的要求就会很高。

• 多节点思腾合力四卡

• GPU服务器

• 高性能存储服务器

GPU服务器强大的异构计算能力

整机设计采用CPU+GPU异构设计方案，双路英特尔至强处理器，支持多样化GPU配比需求。支持 NVIDIA Tesla系列数据中心级GPU。

丰富的可扩展性

部分型号单CPU性能提升高达 36%， 支持最高可达 4T 超大内存，支持英特尔® 傲腾™ 数据中心级持久内存，提供灵活强大的内存配置选择；标配 8 个热插拔SATA硬盘位，双万兆以太网高速互联，可作为 GPU 计算 集群的高性能计算节点。4个全高全长PCI-E 3.0 X16插槽，可配置4块高性能GPU卡。

优秀的产品设计

标准4U机架式结构，支持加装后吸风扇，独特优良的散热结构设计，集高密度、高性能与高可靠 性于一身，有非常均衡的性能表现。

方案优势

经了解，在冷冻电镜最开始产生数据时，样品会因各种原因发生运动，在冷冻电镜软件中，数据处理的第一步是矫正这些问题，通过对软件进程的耗时分析，发现这个过程是一个串行任务，需要CPU来处理，到数据进入到单颗粒三维重构计算阶段，数据经过预处理之后会缩小到几百兆大小，采用RELION应用软件将冷冻电镜图像转变为精细的分子结构，从二维投影数据到三维模型重构、优化是一个循环迭代的过程，需要大量的计算时间，这个过程需要对百万级海量小文件进行并行图形计算，需要GPU来处理，通过GPU来加速图形处理、进而重建高分子结构，通过 GPU 并行加速，实现蛋白颗粒的分组，结构重构以及结果优化。GPU加速运算指以图形处理单元(GPU)搭配CPU，藉以加速科学、工程和企业应用。GPU加速运算提供前所未见的应用效能，能将应用程式中运算密集的工作负载转移到GPU，并由CPU执行其他程式码，从而加快应用程式的执行速度。此方案配置GPU与CPU异构加速，两颗至强CPU匹配四块Tesla GPU计算卡，保证各个环节加速效果。