伴隨著基因測序技術的快速發展，基因數據的生成呈現指數級增長，對分析能力提出更高要求。近日，騰訊云正式推出國內首個基于自研FPGA極光技術的NGS加速方案，極大提升人類全基因組分析效率，有效改善基因領域數據分析速度慢、效率低等問題。

騰訊云全面賦能改善基因領域難題

基因測序作為一種新型的基因檢測技術，在生命科學研究中扮演著十分重要的角色，行業的蓬勃發展催生了生物基因數據爆炸式的增長，使得基因企業、科學工作者等面臨新的挑戰。日前，騰訊云表示將全面開放各項IT能力，在傳輸、存儲、計算、管理和洞察等方面，助力生物基因領域全面快速發展。

首先，面對基因數據量的傳輸難題，騰訊云建成國內最全的28線BGP網絡環境，使基因客戶快速穩定地上傳和下載數據，同時還能幫助基因企業客戶做數據上云，通過一鍵分發的功能讓基因企業將數據傳遞給科研用戶。其次，騰訊云通過提供文件存儲、對象存儲和歸檔存儲等存儲服務，滿足基因領域客戶面對不同的數據使用場景和需求，而針對最核心的計算環節，騰訊云提供超算云服務，使科研工作者和基因企業能夠選擇多種高性能的虛擬機和物理機來加速基因計算。

除此之外，騰訊云為基因行業專門開發了一體化的數據管理平臺“騰訊云雙螺旋PAAS平臺”，滿足基因用戶傳、存、算、管等需求。據了解，騰訊云雙螺旋平臺具有三大特點。首先是快速分析，通過在雙螺旋上使用FPGA來加速基因分析過程，對二代測序，已經可以節省90%的時間，后續會繼續推出三代加速的服務。其次是節省費用，依托雙螺旋的精準調度能力，雙螺旋會在計算過程中按需調度最匹配的算力執行任務，避免出現CPU或內存大量空跑情況。第三是人工智能技術的賦能，已在精準醫療領域落地。例如，在廣東，AI騰訊覓影在幫助醫生做早期食道癌的篩查，對一張內鏡檢查影響，覓影AI可以在4秒內做出診斷，準確率達到90%。

騰訊雙螺旋PAAS平臺特點示意圖

NGS加速方案，提升人類全基因組分析效率與分析準確率

騰訊云基因團隊近日推出的基于自研FPGA極光異構系統的NGS加速方案，可將人類全基因組分析從30小時優化到2.8小時。在實驗過程中，研究人員采用一份30倍測序深度的人類全基因組FASTQ文件（NA12878），分別在業界常用的通用高性能服務器與搭載FPGA極光異構系統的服務器上進行了對比測試，實驗數據表明，騰訊NGS加速方案加速比超過10倍。

傳統計算系統與騰訊極光異構系統對比

據了解，傳統的計算系統通過采用多個高端CPU搭建HPC系統實現了縮短時間的目的，但這樣也使得成本增加，基因企業規模受限。而騰訊極光異構系統在提供卓越性能的同時，還能進一步降低基因客戶的成本。它采用自研核心技術極光（Aurora Technology），通過以下三個方面整體優化傳統的分析和計算流程。

第一，搭載BWA_MEM和Variant Calling專用硬件算法核。采用業界頂尖的大規模集成電路設計技術，把算法性能提升了一個臺階。

第二，算法級優化內存訪問的方式。

第三，IO瓶頸導致系統性能無法提升一直是基因二代分析流程的一大痛點，通過系統和算法級別優化以及異構加速大幅降低IO帶寬需求。

在極大提升分析效率的同時，極光技術還保證了優異的分析準確率，與傳統軟件分析準確率基本一致。研究人員將通用服務器和極光異構系統上計算得出的分析結果，上傳PrecisionFD網站進行比對。比對結果如下圖2和圖3所示：

通用處理器測試結果

極光異構系統測試結果

滿足不同場景應用需求，助力基因客戶商業成功

騰訊云依托在云計算、大數據、人工智能等領域的豐富經驗和積累，能夠滿足不同類型基因用戶的不同場景和模式需求的能力，使其生物基因生態解決方案已成為眾多生命科學領域用戶的優先選擇。這其中就包括諾禾致源、碳云智能、格致基因等，騰訊云，正在以智能解決方案推動著生命科學行業的發展。

致力于生命科學研究與人類健康領域的諾禾致源，利用騰訊超算云精準匹配所需資源，滿足其在基礎科研、基因數據處理及臨床應用等不同應用場景和模式下對數據處理、存儲和傳輸的嚴苛要求，幫助科研和醫療人員更專注解決科學和臨床問題。

碳云智能作為生命科學領域的創新公司，依托騰訊云在互聯網和人工智能等方面的優勢，以及彈性、高效、低延遲的在線計算和大數據處理領先能力，建立了一個包括生物樣本管理系統、分析計算系統、用戶數據管理系統等在內的數字生命的大數據平臺。運用人工智能技術分析、處理數據、尋找碳基生命的硅基未來，幫助每一個人管理數字生命健康。

針對基因科學領域企業伙伴的不同量級，騰訊云不斷推出高性價比產品滿足需求。格致基因合伙人黃柯表示，騰訊云提供的黑石實體結合虛擬機彈性計算的方案，很好地滿足了低成本高性能計算需求，在生命科學新領域提供高質量服務，為初創公司提供了良好的解決方案。