隨著高端材料及生命科學研究得到社會各界越來越高度的重視，冷凍電鏡技術也被越來越多科研機構(gòu)引入，在生命科 學和高分子結(jié)構(gòu)分析中發(fā)揮著越來越重要作用，推進著蛋白質(zhì)、細胞和組織的高分辨三維結(jié)構(gòu)及功能研究。
2021 年全球冷凍電鏡市場銷售額達到了 3.8 億美元，預計 2028 年銷售額將達到 5.9 億美元，年復合增長率（CAGR） 為 5.7%（2022-2028）。2021 年市場價值為 7.3 億美元，到 2029 年市場價值將增長到 14.1 億美元。
.png)
隨著冷凍電鏡應用不斷發(fā)展，單顆粒冷凍電鏡是結(jié)構(gòu)生物學研究的重要手段之一，模型重構(gòu)通常需要對幾萬甚至幾十萬 張投影圖片進行分析、組裝和優(yōu)化。
此前冷凍電鏡大多采用 CPU 服務器以及多核多線程的方法進行計算，但在實際計算過程中，無 GPU 的普通服務器計算時 間比較長，嚴重阻礙了后續(xù)的實驗進展。
以一套使用 Titan Krios 收集的 2000 張照片的數(shù)據(jù)量為例，使用 box 為 200 埃進行顆粒的抽取，后續(xù)假定可以抽取 200 萬左右的顆粒，使用普通的無 GPU 服務器的普通工作站進行處理數(shù)據(jù)，在 RELION 軟件處理下普通的二維和三維每一輪 次可能需要一天，處理完所有的數(shù)據(jù)的二維和三維操作，得到最終的結(jié)果至少需要一個月的時間。
用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術 (Cryo-SEM)，可實現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生 物、高分子材料等。它的發(fā)展基于三大思路：
一：樣品冷凍(保持蛋白溶液態(tài)結(jié)構(gòu))；
二：冷凍成像(獲取二維投影圖像)；
三：三維重構(gòu)(從二維圖像通過計算得到三維密度圖)。
.png)
蘇州超集信息科技有限公司基于客戶實際需求出發(fā)，為其提供了基于第三代英特爾®至強®可擴展平臺的高性能全液冷 GPU 靜音工作站——ServMAX® TL40-X3。
通過 2 顆 IceLake 處理器和 4 張 NVIDIA GPU 搭載，TL40-X3 單機可達 80 核心及 1120 TFLOPS 混合精度計算 性能。在IceLake高頻高核的計算性能下，數(shù)據(jù)準備、預處理得到了高效優(yōu)化，NVIDIA GPU則利用強大的浮點運算能力和并行處理能力實現(xiàn)了冷凍電鏡三維重構(gòu)軟件的大幅提速，大大縮減了圖像分析、三維重構(gòu)所需時間。
并且，環(huán)溫28℃條件下，TL40-X3 的 CPU 和 GPU 滿載運行溫度穩(wěn)定在 75℃ 以下，且整機滿負荷噪音僅為 49dB，避免 降頻風險同時，進一步實現(xiàn)了科研環(huán)境條件的優(yōu)化。
.png)
1. 水路參數(shù)、機身內(nèi)部溫度實時監(jiān)測，漏液偵測報警，系統(tǒng)風扇轉(zhuǎn)速獨立調(diào)控。
2. 機箱采用鋁合金材質(zhì)及噴砂+陽極氧化工藝，降低機身重量同時，帶來了更高的耐腐蝕性。
3. 采用模塊化水路設計，實現(xiàn)了部件松耦合，降低了同質(zhì)芯片溫差，同時降低了漏液風險和補液難度。
4. 采用獨立水泵，含冗余保護，避免單點故障，有效降低了水泵維護難度。
5. 采用獲專利認證的金屬密封冷板，帶來了更高的可靠性、抗震性，漏液率接近0%。
6. 重要液冷部件均采用工業(yè)級定制，帶來更高規(guī)格一致性及品質(zhì)保障同時，有效避免了斷貨風險。
.png)
依托超集信息高性能液冷靜音工作站 ServMAX® TL40-X3，客戶使用 MotiionCorr2 和 GCTF 軟件對圖像進行處理，極 大的縮短了后續(xù)的處理時間。同時使用 RELION 軟件進行二維和三維分類的時候，GPU 加速大大提高了數(shù)據(jù)的處理時間。
面對目前 300 萬左右的顆粒進行二維分類，客戶每一輪次可以縮短到 30-50 分鐘左右，半天的時間就可以跑完一次理 想的二維分類。借助于 GPU 加速，1000 張照片的整體處理時間可以縮短到 2-5 天左右，給后續(xù)的冷凍電鏡的數(shù)據(jù)處 理帶來了有效加速。
