（一）了解生物信息學(xué)

生物信息學(xué)（Bioinformatics）利用應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和計算機科學(xué)的方法研究生物學(xué)的問題。生物信息學(xué)的研究材料和結(jié)果就是各種各樣的生物學(xué)數(shù)據(jù)，其研究工具是計算機，研究方法包括對生物學(xué)數(shù)據(jù)的搜索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計算、模擬）。

生物信息學(xué)典型工作流程

這個過程是由一系列鏈接的步驟組成，這些步驟將原始輸入（測序原始數(shù)據(jù)RAW）轉(zhuǎn)換為有意義或可解釋的輸出，例如，高通量測序NGS數(shù)據(jù)而生成的fastq文件。然后用于基因組序列分析的特定功能方面的特定工具執(zhí)行。根據(jù)執(zhí)行的分析類型，工作流可以具有可變數(shù)量的步驟，因此可以是簡單的或復(fù)雜的。

生物信息學(xué)主要研究方向：DNA/RNA/蛋白質(zhì)測序，序列比對，基因發(fā)現(xiàn)，基因組組裝，藥物設(shè)計，藥物發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)比對和預(yù)測，通過使用計算密集型技術(shù)（用于模式識別，數(shù)據(jù)挖掘，機器學(xué)習(xí)算法和可視化）來加深對生物過程的理解。因此需要配備先進的計算設(shè)備和豐富專業(yè)的分析軟件

（二）生物信息學(xué)分析的計算特點

如何選購一個理想的圖形工作站硬件配置，可能很多人思考過：

什么是用于生物信息學(xué)和計算生物學(xué)研究的最佳PC/工作站？

用于生物信息學(xué)分析的服務(wù)器配置

全基因組序列分析實驗室的硬件配置

高通量序列分析服務(wù)器有什么要求

下一代測序數(shù)據(jù)分析硬件配置推薦

用于分析NGS宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)的計算機配置？

2.1 生物信息分析的計算特點

生物信息數(shù)據(jù)分析涉及到基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、宏基因組學(xué)、代謝物組學(xué)等，下圖是全基因組數(shù)據(jù)分析流程

生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析所涉及的計算主要是

（1）重測序過程中的序列/映射比對計算（Mapping）

對于使用BWA/Bowtie等程序進行映射讀取，對內(nèi)存RAM要求不高（例如32GB即可），但CPU內(nèi)核數(shù)量（及其頻率）將決定計算過程需要多長時間。如果要進行大量對齊和比對（例如使用BWA），那么擁有大量CPU核心比擁有大量內(nèi)存更為重要。

當(dāng)然配置規(guī)格取決于您的預(yù)算和計劃進行的分析類型。

RNASeq中計算量較大的就是比對步驟了，而比對往往只需要一次就可以！ 一般32核CPU+64GB RAM硬件配置，可以滿足對基因組/轉(zhuǎn)錄組/虹基因組分析的標(biāo)準(zhǔn)映射（maping）以及下游分析。

（2）從頭測序De novo的序列組裝計算（Assembly）

如果要進行從頭組裝（例如Velvet），假設(shè)一個人的全基因組測序數(shù)據(jù)，采用二代測序的方法，人的基因組3G，10倍數(shù)據(jù)30G，那么這30G的堿基，在切成更小的kmer，假設(shè)數(shù)據(jù)增加到了100G，還不算存儲序列的一些其他信息，序列拼接的時候必須一次將所有數(shù)據(jù)同時存入內(nèi)存，如果內(nèi)存達不到100G，拼接根本無法完成。

因此，對于大型基因組裝而言，需要的硬件資源特別多，不緊cpu要有足夠的計算能力，內(nèi)存在150G以上，但是如細(xì)菌基因組，數(shù)據(jù)集和基因組數(shù)據(jù)量不太大，內(nèi)存128GB足夠了

為了使NGS（下一代測序）分析的工作負(fù)荷最大化，硬件配置三個關(guān)鍵瓶頸：可用的CPU核數(shù)、內(nèi)存容量以及I/O帶寬

2.2 生信分析對硬件配置要求

如何處理454和Illumina數(shù)據(jù)？ 全基因組裝配/組裝？序列拼接？映射讀取到參考基因組？

（1）需要多少存儲空間才能保持?jǐn)?shù)據(jù)實時讀?。ㄓ脖P容量）？

開發(fā)下一代測序（高通量測序）的臨床應(yīng)用的瓶頸是存儲和分析所生成的大量數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序多種多樣，但共同的主題在計算和分析上具有挑戰(zhàn)性。

（2）要分析的每個文件有多大（RAM容量，硬盤讀寫速度）？

（3）要使用的軟件準(zhǔn)備好使用多處理器運行時間是否有要求（CPU核數(shù)）？

配置參考：

（1）基于基因組計劃的大小

（2）基于課題組研究人員數(shù)量

（三）生物信息分析圖形工作站配置推薦2023

（四）生物信息分析多機集群配置推薦2023

欲咨詢機器處理速度如何、技術(shù)咨詢、索取詳細(xì)技術(shù)方案， 請聯(lián)系