邊緣計算如何緩解生命科學中的挑戰(zhàn)

在強大、可持續(xù)和可擴展的基礎設施系統(tǒng)的支持下，生命科學組織已經(jīng)展示了他們執(zhí)行令人難以置信的壯舉的能力。在本文中，我們將探討邊緣計算如何實現(xiàn)生命科學創(chuàng)新的下一次飛躍……

對于任何行業(yè)而言，擴大規(guī)模以滿足意外需求都具有挑戰(zhàn)性。當挑戰(zhàn)不僅針對生產(chǎn)，而且針對生命科學等高科技或先進領域的研究時，至少可以說這項任務是艱巨的。

2020 年，當全球 Covid-19 大流行的規(guī)模為人所知時，生命科學行業(yè)進入超速發(fā)展。加大研究、大規(guī)模測試和疫苗生產(chǎn)的力度，企業(yè)發(fā)現(xiàn)自己面臨著以極快的速度開發(fā)新疫苗的前所未有的挑戰(zhàn)。

根據(jù)麥肯錫的評論，通常需要長達 10 年的時間，只用了一年就完成了；生產(chǎn) 15 種候選疫苗，這些候選疫苗獲得了緊急或完全授權(quán)，可以在全球各大洲使用。

“可以毫不夸張地說，Covid-19 疫苗的開發(fā)和部署正在抓住并激發(fā)全世界數(shù)百萬甚至數(shù)十億人的希望。這是一項將創(chuàng)造歷史的科學、工業(yè)、監(jiān)管和物流成就，”麥肯錫表示。然而，根據(jù)輝瑞公司的說法，這種加速只有通過利用關鍵數(shù)據(jù)基礎設施才能實現(xiàn)，這些基礎設施用于數(shù)據(jù)收集、聚合、處理和分析，并且可以實現(xiàn)跨不同國家的動態(tài)團隊協(xié)作、同行評審和監(jiān)管監(jiān)督。

拯救生命的科學基礎設施

需要能夠快速擴展此類系統(tǒng)，同時采用新的基礎架構(gòu)，以確保在靠近數(shù)據(jù)生成和使用位置的地方提供處理能力。諸如邊緣計算系統(tǒng)之類的系統(tǒng)在這一巨大的努力中發(fā)揮了關鍵作用。

此外，英國和愛爾蘭在這場造福全人類的大規(guī)模努力中發(fā)揮了關鍵作用。例如，作為生命科學中心，愛爾蘭擁有 10 家全球主要生命科學公司，并代表其中的 20 家。此外，英國還擁有大量開創(chuàng)性的生命科學和全球制藥組織，其中許多組織都有誕生于英國或有淵源。麥肯錫將英國稱為全球領導者和“歐洲領先的生物技術中心”，這一點顯而易見，Exscientia、阿斯利康和BioNTech等組織在藥物發(fā)現(xiàn)和疾病預防方面處于領先地位。

投資也在這兩個地區(qū)繼續(xù)快速發(fā)展。例如，禮來（Eli Lilly）投資 4 億歐元擴建其利默里克（Limerick）設施，這將使該公司能夠擴大其生產(chǎn)創(chuàng)新藥物的能力，從而幫助治療世界上一些最嚴重的疾病。

基因組學的世界領先者

拯救生命研究的另一個重要例子是Wellcome Sanger Institute。該研究所位于英國劍橋附近，利用基因組數(shù)據(jù)來促進對人類 DNA 的理解。這是一項高度數(shù)據(jù)密集型操作，可向各種醫(yī)療保健和生命科學組織以及商業(yè)合作伙伴提供基因組數(shù)據(jù)。

計算一直是 Sanger 科學的核心，該研究所依賴于每天可以產(chǎn)生超過 2TB 數(shù)據(jù)的基因組測序機器。所有這些都必須在本地存儲、處理和分析，并提供給其他研究機構(gòu)。

促進該研究所的一個關鍵組成部分是其數(shù)據(jù)中心和邊緣計算能力。每臺機器每天將超過 2TB 的數(shù)據(jù)發(fā)送回中央數(shù)據(jù)湖進行初級處理將是繁瑣、不切實際且昂貴的。然而，該研究所擁有自己的專用現(xiàn)場基礎設施來緩解這一挑戰(zhàn)，這是歐洲最大的基因組數(shù)據(jù)中心，其每個基因組測序儀都受到包括不間斷電源 (UPS) 在內(nèi)的分布式電源保護設備的保護。

數(shù)據(jù)量和速度使得云服務不適合研究所的要求，這意味著其 4MW 數(shù)據(jù)中心的物理位置至關重要。作為邊緣計算設施，數(shù)據(jù)中心是科學界和基于校園的商業(yè)合作伙伴分析數(shù)據(jù)和映射的基因組的地方。

在靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生地的地方擁有主要處理能力的能力使生命科學組織（如研究所）能夠開展其重要工作。擁有可通過單一管理平臺管理的可靠、高效的數(shù)據(jù)中心基礎設施所節(jié)省的成本也將幫助研究所降低其數(shù)據(jù)中心運營成本。反過來，這意味著 Sanger 可以在研究上投入更多資金，以便更快地做出新發(fā)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)中心和邊緣

然而，邊緣計算系統(tǒng)必須得到強大的數(shù)據(jù)中心基礎設施的支持，該基礎設施支持可用、可靠、有彈性的基礎設施——其快速部署需要快速擴展的解決方案和新的設計方法。

預制的模塊化數(shù)據(jù)中心配備了最節(jié)能的基礎設施設備，使生命科學和生物技術公司能夠靈活地將數(shù)據(jù)中心放置在他們需要的地方。這些技術的預先設計、預先測試和標準化特性還能夠滿足壓縮的部署時間，但從運行的那一刻起就具有彈性保證。

這些邊緣計算架構(gòu)的組合，加上強大的、可擴展的、易于部署的模塊化數(shù)據(jù)中心，有能力成倍增加生命科學的努力，朝著過去幾年疫苗成就的規(guī)模邁進。

邊緣計算能夠減輕與醫(yī)療保健和生命科學相關的風險，因為它能夠在更接近數(shù)據(jù)生成和使用位置的地方處理數(shù)據(jù)，從而通過更快的檢測、更小的攻擊面和更快的響應時間來減少受到攻擊的風險。

將云的力量與人工智能和機器學習能力相結(jié)合的下一代軟件系統(tǒng)也顯著增強了網(wǎng)絡安全。這些工具提供了對關鍵漏洞的全面洞察，其中一些工具能夠主動識別需要修補和現(xiàn)代化的遺留平臺。這些全面的監(jiān)控和管理工具用于邊緣計算和數(shù)據(jù)中心環(huán)境，以確保生命科學基礎設施系統(tǒng)安全、有彈性并且不會出現(xiàn)停機和漏洞。

人們不能低估生命科學對全球人口健康和福祉的貢獻。這些組織繼續(xù)展示出加強和執(zhí)行令人難以置信的創(chuàng)新壯舉和保護人類的能力。在能夠與行業(yè)的速度、敏捷性和可靠性相匹配的數(shù)據(jù)基礎設施的支持下，藥物發(fā)現(xiàn)和疾病預防方面的創(chuàng)新將繼續(xù)保持步伐。

邊緣計算憑借其支持生命科學現(xiàn)代需求的獨特能力，將確保沒有什么能阻止轉(zhuǎn)型的步伐，并確保其影響力繼續(xù)造福地球上的每一個人。

本文作者：Marc Garner是施耐德電氣歐洲安全電源部高級副總裁

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