“面向蛋白质科学的高性能计算研究”项目通过验收

验收会现场

　　4月17日至18日，中国科学院计划财务局会同信息化工作领导小组办公室和高技术研究与发展局组织专家，在北京对中科院知识创新工程重大项目——“面向蛋白质科学的高性能计算研究”及该项目下设的9个课题进行了现场验收。

　　通过四年的努力，项目在高性能计算机系统新技术、领域应用加速新方法、蛋白质组及三维重构新数据、新算法、新软件、协同科研新工具等方面取得了一系列研究成果：

　　研制了一台聚合计算能力达百万亿次的异构结构的超龙一号高性能计算机系统，对冷冻电镜单颗粒三维重构软件EMAN和电子断层三维重构软件ATOM的加速比达到10倍，有效地支持了生物应用；

　　构建了迄今为止国际上公开的、最大的人工合成的蛋白质修饰标准肽库，包括无磷酸化标准肽和多种修饰肽260余条；构建了蛋白质冷冻电镜三维重构基准测试数据集，总数据量10TB；为软件和算法的研究和评价奠定了基础。

　　研制了多个蛋白质翻译后修饰鉴定和定量分析的新算法，开发了蛋白质鉴定搜索引擎pFind、翻译后修饰非限定性搜索软件InsPecT并行版、定量分析软件QuantWiz等应用软件。其中，pFind能够发现新的修饰，在千核规模系统上并行效率超过80%，已得到广泛应用。

　　提出了自适应联合代数迭代重构算法ASART等三维重构的新算法，研发了分子识别软件Picker、并行三维重构软件ParaEMAN、基于球谐函数的三维重构软件ICTISAF、国内首个电子断层三维重构软件ATOM、冷冻电镜结构模型及密度图可视化与分析软件VAT4M。这些算法和软件有效提高了识别率、分辨率、重构精度以及计算效率。

　　研制了网络协同科研环境软件套件Duckling，并在生命科学科研工作中得到了示范应用。

　　项目成果已在计算蛋白质科学研究中得到了应用，发表了包括Structure封面文章在内的论文60余篇，申请发明ZL19项，登记软件著作权17项。

　　项目组在HPP体系结构的研究中，通过将龙芯CPU和X86软件栈相结合，解决了国产CPU对主流的商业应用兼容性问题，为推动自主的高性能计算技术进步进行了创新性的探索。通过采用GPGPU和可重构计算来加速运行生物信息学问题，对于特定应用达到了经济和高效的目的，对突破传统的HPC增长方式进行了有益的探索。生物学家利用项目中获得的新数据、新算法和新软件已经取得了一批新发现，并在多个顶级杂志上发表了多篇高水平的文章，促进了生物信息学在算法、软件、应用等方面的快速进步。

　　该项目的一个重要特点是覆盖了计算科学求解物理问题的全过程：包括数学模型、算法模型与编程、计算平台、网络协同科研环境、领域应用等多个方面，跨学科交叉研究培养了一批既精通计算方法又深入理解生物信息学理论的交叉型人才队伍，为中科院在生命科学和信息科学方向交叉学科的创新发展打下了良好的基础。

　　验收组听取了各课题及项目的总结报告，审查了相关文档、资料，经认真质询和讨论，一致同意各课题和整体项目通过验收。