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边缘计算如何缓解生命科学中的挑战

Marc Garner 2023-03-28 原文

在强大、可持续和可扩展的基础设施系统的支持下，生命科学组织已经展示了他们执行令人难以置信的壮举的能力。在本文中，我们将探讨边缘计算如何实现生命科学创新的下一次飞跃……

对于任何行业而言，扩大规模以满足意外需求都具有挑战性。当挑战不仅针对生产，而且针对生命科学等高科技或先进领域的研究时，至少可以说这项任务是艰巨的。

2020 年，当全球 Covid-19 大流行的规模为人所知时，生命科学行业进入超速发展。加大研究、大规模测试和疫苗生产的力度，企业发现自己面临着以极快的速度开发新疫苗的前所未有的挑战。

根据麦肯锡的评论，通常需要长达 10 年的时间，只用了一年就完成了；生产 15 种候选疫苗，这些候选疫苗获得了紧急或完全授权，可以在全球各大洲使用。

“可以毫不夸张地说，Covid-19 疫苗的开发和部署正在抓住并激发全世界数百万甚至数十亿人的希望。这是一项将创造历史的科学、工业、监管和物流成就，”麦肯锡表示。然而，根据辉瑞公司的说法，这种加速只有通过利用关键数据基础设施才能实现，这些基础设施用于数据收集、聚合、处理和分析，并且可以实现跨不同国家的动态团队协作、同行评审和监管监督。

拯救生命的科学基础设施

需要能够快速扩展此类系统，同时采用新的基础架构，以确保在靠近数据生成和使用位置的地方提供处理能力。诸如边缘计算系统之类的系统在这一巨大的努力中发挥了关键作用。

此外，英国和爱尔兰在这场造福全人类的大规模努力中发挥了关键作用。例如，作为生命科学中心，爱尔兰拥有 10 家全球主要生命科学公司，并代表其中的 20 家。此外，英国还拥有大量开创性的生命科学和全球制药组织，其中许多组织都有诞生于英国或有渊源。麦肯锡将英国称为​全球领导者和“欧洲领先的生物技术中心”，这一点显而易见，Exscientia​、阿斯利康​和BioNTech等组织在药物发现和疾病预防方面处于领先地位。

投资也在这两个地区继续快速发展。例如，礼来（Eli Lilly）投资 4 亿欧元扩建其利默里克（Limerick）设施，这将使该公司能够扩大其生产创新药物的能力，从而帮助治疗世界上一些最严重的疾病。

基因组学的世界领先者

拯救生命研究的另一个重要例子是Wellcome Sanger Institute。该研究所位于英国剑桥附近，利用基因组数据来促进对人类 DNA 的理解。这是一项高度数据密集型操作，可向各种医疗保健和生命科学组织以及商业合作伙伴提供基因组数据。

计算一直是 Sanger 科学的核心，该研究所依赖于每天可以产生超过 2TB 数据的基因组测序机器。所有这些都必须在本地存储、处理和分析，并提供给其他研究机构。

促进该研究所的一个关键组成部分是其数据中心和边缘计算能力。每台机器每天将超过 2TB 的数据发送回中央数据湖进行初级处理将是繁琐、不切实际且昂贵的。然而，该研究所拥有自己的专用现场基础设施来缓解这一挑战，这是欧洲最大的基因组数据中心，其每个基因组测序仪都受到包括不间断电源 (UPS) 在内的分布式电源保护设备的保护。

数据量和速度使得云服务不适合研究所的要求，这意味着其 4MW 数据中心的物理位置至关重要。作为边缘计算设施，数据中心是科学界和基于校园的商业合作伙伴分析数据和映射的基因组的地方。

在靠近数据产生地的地方拥有主要处理能力的能力使生命科学组织（如研究所）能够开展其重要工作。拥有可通过单一管理平台管理的可靠、高效的数据中心基础设施所节省的成本也将帮助研究所降低其数据中心运营成本。反过来，这意味着 Sanger 可以在研究上投入更多资金，以便更快地做出新发现。

数据中心和边缘

然而，边缘计算系统必须得到强大的数据中心基础设施的支持，该基础设施支持可用、可靠、有弹性的基础设施——其快速部署需要快速扩展的解决方案和新的设计方法。

预制的模块化数据中心配备了最节能的基础设施设备，使生命科学和生物技术公司能够灵活地将数据中心放置在他们需要的地方。这些技术的预先设计、预先测试和标准化特性还能够满足压缩的部署时间，但从运行的那一刻起就具有弹性保证。

这些边缘计算架构的组合，加上强大的、可扩展的、易于部署的模块化数据中心，有能力成倍增加生命科学的努力，朝着过去几年疫苗成就的规模迈进。

边缘计算能够减轻与医疗保健和生命科学相关的风险，因为它能够在更接近数据生成和使用位置的地方处理数据，从而通过更快的检测、更小的攻击面和更快的响应时间来减少受到攻击的风险。

将云的力量与人工智能和机器学习能力相结合的下一代软件系统也显着增强了网络安全。这些工具提供了对关键漏洞的全面洞察，其中一些工具能够主动识别需要修补和现代化的遗留平台。这些全面的监控和管理工具用于边缘计算和数据中心环境，以确保生命科学基础设施系统安全、有弹性并且不会出现停机和漏洞。

人们不能低估生命科学对全球人口健康和福祉的贡献。这些组织继续展示出加强和执行令人难以置信的创新壮举和保护人类的能力。在能够与行业的速度、敏捷性和可靠性相匹配的数据基础设施的支持下，药物发现和疾病预防方面的创新将继续保持步伐。

边缘计算凭借其支持生命科学现代需求的独特能力，将确保没有什么能阻止转型的步伐，并确保其影响力继续造福地球上的每一个人。

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