浙江大学の土壌分野は、学者の朱祖祥氏と数世代にわたる土壌科学者が共同で創設した国家重点分野のA+であり、総合力が強く、明らかな優位性と特徴があり、総合レベルは全国のトップに位置する。アマゾン ウェブ サービスの研究用クラウド クレジットからの複数のサポートを受け、アマゾン クラウド テクノロジーのハイパフォーマンス コンピューティングと独自の業界ソリューションを使用して、浙江大学の土壌科学研究チーム全体が 2 か月以内に研究を完了しました。微生物のメタゲノム データ、合計 5,000 を超える配列決定データ。
現在チームが使用している Amazon クラウド テクノロジー サービスには、Amazon Batch、Amazon Step Functions、Amazon DynamoDB、Amazon Graviton2、Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) などが含まれます。
機会: IT システム環境と技術的課題の調査
地球上の生物多様性の重要な要素として、土壌微生物は陸上生態系のプロセスと機能をサポートする上でかけがえのない役割を果たしています。しかし、長い間、土壌生物系の複雑さと土壌生物学研究技術の限界により、土壌微生物の多様性と機能に対する人々の理解はかなり限られたままでした。科学研究の分野が拡大し深化し続けるにつれて、シミュレーション、計算、分析のための強力なコンピューティング能力のサポートを必要とする科学的問題がますます増えています。
クラウドを導入する前、チームの IT システムは、学校のコンピューター室にある自作サーバー、レンタルした IDC サーバー、およびスーパーコンピューティング センターを使用していました。学校のコンピューター室にある自作サーバーのストレージ使用率が 95% を超えたため、浙江大学土壌科学研究チームのメタゲノムデータ分析という科学研究課題は、リソース不足というボトルネックに直面しています。計算能力の不足によって制限され、研究の進歩に影響を及ぼしています。また、IDCサーバーやスーパーコンピューティングセンターのレンタルではハードウェアリソースのみを提供するため、専門的なサービスを提供することが困難です。
「調査の結果、同業界の海外の科学研究機関が、Amazon クラウドテクノロジーの HPC ソリューションと NCBI の公開データセットを使用して科学研究を実施し、分析結果を取得し、短期間で質の高い論文を出版していることがわかりました。」浙江大学の科学者 王一玲氏 医師は「さらに、文献を読む過程で論文を見つけた。その論文はコンピューティングプロセス設計にAmazon Cloudをベースにしており、私たちの期待に応えたので、Amazon Cloudの適用を開始した」と述べた。テクノロジー。"
ソリューション: HPC ソリューションをオンデマンドでカスタマイズして、コストの 2 倍の収穫と科学研究タスクの完了を実現します。
浙江大学土壌科学部は Amazon Cloud Technology と協力し、Amazon Cloud Technology の Amazon Batch に基づくコンテナ化 HPC ソリューションをバイオインフォマティクス業界の土壌微生物研究に適用しました。Amazon クラウドテクノロジーは、さまざまな科学研究プロジェクト向けにカスタマイズされたソリューションを提供し、それぞれの問題点の解決に役立ちます。
自動化されたメタゲノムデータ処理プロセスの変革のために、Amazon クラウドテクノロジーは、自動化されたデータ処理を実現する Amazon Step Functions および Amazon Batch ソリューションを提供します。大規模な微生物情報マイニングタスクの場合、Amazon クラウドテクノロジーは、Amazon Batch に基づく HPC ソリューションを提供します。コンピューティングジョブ;大規模な微生物配列比較計算の場合、このソリューションは HPC アーキテクチャに基づいており、さらに Amazon Graviton2 プロセッサー向けに最適化されており、パフォーマンスと費用対効果の大幅な向上を実現します。
メタゲノムデータ処理のための自動ワークフローの変革:
Amazon Step Functions + Amazon Batch ソリューション
メタゲノムデータの処理には複数の分析ステップが必要になることが多く、プロセス全体が長くて煩雑になります。Amazon Step Functions は、複数の Amazon クラウド テクノロジー サービスをサーバーレス ワークフローに調整し、各ステップを自動的にトリガーして追跡できます。これに基づいて、コンテナ化の変換とタスクのスケジューリングにおける Amazon Batch の機能の助けを借りて、メタゲノムデータ処理が最終的に自動化され、それによってアプリケーションの迅速な構築と更新が可能になると同時に、異常なタスクの迅速なクエリと処理が可能になり、科学研究者の効率が向上しました。面倒な手順を手動で実行することなく、科学的なタスクに取り組むことができます。
大規模な微生物情報マイニングタスク: Amazon Batch に基づく HPC ソリューション
大規模な微生物情報マイニング タスクで使用される HPC には大量のコンピューティング パワーが必要であり、分散コンピューティング パワーを適切に適用するには、コンピューティング リソースの適切かつ明確な計画と配置が必要です。Amazon Batch は、送信されたバッチジョブの数と特定のリソース要件に基づいて、最適な数と種類のコンピューティング リソースを動的にプロビジョニングできるため、コンピューティングの効率とパフォーマンスを最大化できます。科学研究チームが何千ものタスクを同時に実行し、処理のために多数のコンテナを起動する必要がある場合でも、Amazon Batch を使用すると簡単にタスクをスケジュールできます。
大規模微生物メタジーンシーケンス: Amazon Batch に基づく HPC ソリューション、
追加の Amazon Graviton2 最適化
微生物の配列比較には大量の計算タスクが含まれるため、多大な時間と費用がかかります。Amazon Cloud Technology が開発した ARM アーキテクチャをベースにした Amazon Graviton プロセッサは、従来の X86 アーキテクチャと比較して、コストパフォーマンスが高くなります。科学研究チームが Graviton2 プロセッサを適用したところ、そのパフォーマンスが良好であることがわかりました。タスクの約半分は Amazon Graviton を通じて低コストで効率的に実行でき、最終的には科学研究者が費用対効果を高めながら科学研究タスクを正常に完了できるようになります。
ビジネス実績: 革新的な科学研究を達成するために、2 か月以内に 5,000 以上のメタゲノム データ分析タスクを完了
Amazon クラウドテクノロジーの HPC ソリューションは土壌微生物情報のマイニングを加速し、浙江大学の土壌科学研究チームが 2 か月以内に 5000 以上のメタゲノムデータの分析を完了することに成功しました。
革新的な科学研究協力により、過去1年かかったデータ分析タスクを2か月で完了
クラウド科学研究事業やハイパフォーマンスコンピューティングHPC事業におけるAmazonクラウド技術の優位性は、合成生物学や微生物などの科学研究分野だけでなく、環境工学、食品産業（ワイン産業を含む）などの研究分野にも反映されています。クラウド科学研究ラボ、クラウド科学研究データ分析プラットフォーム、ハイパフォーマンス コンピューティング、量子コンピューティング、ナレッジ グラフなど、研究室から産業研究開発までのフルリンクのデジタル イノベーション ソリューションを提供します。 。
コストを削減し効率を向上させ、全体のコストパフォーマンスを 32.8% 向上させます。
科学研究チームは、Amazon EC2 スポット インスタンスや Amazon S3 インテリジェント階層化などのサービスを使用してコストを最適化しています。スポット インスタンスを使用することで、顧客はコンピューティング リソースを低価格で入手できるようになり、インテリジェントな階層化により、データ アクセス パターンに基づいてストレージ コストを最小限に抑えることができます。
さらに、Amazon Cloud Technology は、Graviton でのコード変換を通じて、お客様のパフォーマンスの向上とコストの削減をさらに支援します。テストと実践の結果、Graviton プロセッサーを使用すると、コストを約 20% 削減しながらパフォーマンスを 16% 向上させることができ、総合的な価格性能比は 32.8% 向上しました。これは、顧客が低コストでより高いパフォーマンスを実現し、メタゲノムデータ分析により最適化されたソリューションを提供できることを意味します。これらの改善策と技術的な最適化により、お客様は大幅なコストを節約し、全体的なパフォーマンスを向上させることができました。
顧客第一、業界標準をはるかに超えるプロフェッショナルなサービス
Amazon Cloud Technology は、豊富なメタ遺伝子配列データを含む NCBI 公開データセットを提供しており、顧客の実験や研究の実施に役立ちます。これらのデータ セットは、顧客がデータの収集と準備にかかる時間とコストを節約するのに役立ち、また、標準化された参照を提供して、顧客がより便利に比較および分析できるようにします。
さらに、Amazon クラウド テクノロジーのカスタマー サービス チームは、業界の専門知識と経験を備えており、顧客の実際のアプリケーション シナリオを理解し、的を絞ったソリューションを提供できます。浙江大学の土壌科学者、ワン・イーリン博士は次のように述べています。「Amazon Cloud Technology のソリューションアーキテクトチームは、パフォーマンスとコストの継続的な最適化を支援してくれます。また、POC (概念実証) 段階の実装を支援して、確実に実装を成功させることができます。」科学研究チームによるプロジェクトです。」
Amazon Cloud Technology は、安定した信頼性の高いテクノロジーとソリューションを提供することに尽力するだけでなく、お客様が合成生物学や微生物研究の分野で優れた結果を達成できるよう、あらゆる範囲のサポートとサービスを提供することにも重点を置いています。
今後、双方はさらなる革新的な科学研究協力を通じて浙江大学土壌科学研究チームの国際的影響力を高め、浙江大学土壌科学研究チームが学術研究活動をより効果的に実施できるよう支援する。