突破传统开发模式，亚马逊云科技助力中科院加速推动合成生物学

当数字技术成为整个社会运行的底座，生物科学也能借力云计算从诸多繁琐重复的工作中解放出来，专注于生物设计与创新。来看看亚马逊云科技如何与TIBCAS合作，推动合成生物学的发展。

明确核心需求，选择合作伙伴

TIBCAS选择与亚马逊云科技合作，一是亚马逊云科技针对科研领域提供了具有行业深度的解决方案，在云服务上能够满足不同业务场景的需求，并具备典型的成功案例。同时，亚马逊云科技有丰富工业生物行业经验，能够理解TIBCAS行业应用场景，并提供有深度的指导意见；二是亚马逊云科技Serverless技术成熟，多项创新托管服务极大简化了行业应用创新难度；三是亚马逊云科技专业服务团队提供全生命周期技术支持，能加速项目落地；四是通过亚马逊云科技创新研究资助计划，可以对TIBCAS科研项目提供支持。

亚马逊云科技的多项服务

助力TIBCAS实现行业应用创新

● 基于Serverless架构开发AutoESD云平台，实现自动化和高通量的编辑序列设计

Serverless服务轻量化且易于使用，与生物工程真实的业务场景结合，能更便捷地实现复杂的工作流编排和异常处理，提供轻量化且足够弹性的算力需求，能够进行模块化封装和复用的组件等需求。为此，TIBCAS通过对遗传操作技术的模块化解构与标准化处理，结合亚马逊云科技提供的Serverless服务，实现了全流程、自动化和高通量的编辑序列设计，开发出云平台AutoESD。该平台支持多种基于筛选标记的同源重组技术变种，理论上支持所有基因组序列已知的微生物，并可以在单批次任务中处理针对不同目标序列（CDS或基因间区域）的多种类型的遗传操作（敲除、插入和替换）。

 

此外，TIBCAS开发的IMODB、BioTools等工具也采用同样的底层架构，由Amazon Simple Storage Service (Amazon S3)和Amazon DynamoDB分别为静态资源和动态资源的存储提供支持，Amazon API Gateway实现API接口，后端通过Amazon Lambda和Amazon Batch来承载不同算力需求的任务，Amazon Step Functions能够帮助工程师更好地管理序列设计工作流，以及处理工作流中复杂的任务依赖关系。在部署上，基础架构部分都通过CDK完成基础架构代码化，能够实现自动化部署和版本管理，在业务层面如页面前端、后端复杂计算过程，通过CI/CD实现自动化集成和部署。

● 借助Amazon Neptune设计ERMer，探索完整的大肠杆菌调控知识图谱

在“开发核心数据库”时，TIBCAS联合亚马逊云科技针对微生物领域真实业务场景需求，基于Amazon Neptune图数据库、无服务器架构和图形可视化引擎，设计出一款存储和分析高连接数据的新框架，实现了有效的交互式检索和可视化，该框架具有很好的通用性和扩展性，可以非常方便地延伸到生物学多个应用领域和物种的研究中。利用该框架，TIBCAS开发了目前第一个基于图数据库的大肠杆菌调控知识图谱ERMer。ERMer实现了多种复杂调控级联或模式的快速检索和可视化，让科研人员能够以交互式、无需编程的方法探索完整的大肠杆菌调控图谱。

 为了进一步发挥知识图谱的价值，TIBCAS还采用了Amazon Neptune ML来训练模型，通过使用图谱神经网络技术，实现了转录因子预测和转录因子靶点预测等功能。