圣裘德儿童研究医院将基因组数据库移至云端,为世界各地的科学家提供了一个合作平台。

当你处理大量的科学数据时,将其全部放入云中可能需要一些时间。但是一旦这些数据存在于云端,在世界上任何地方对你的数据进行实验都很简单——你只要下载结果就可以了。然而,让研究人员接受这种范式转变就可以得到组织内或组织外的合作伙伴的支持,正如田纳西州孟菲斯市圣裘德儿童研究医院的高级副总裁兼首席信息官Keith Perry所了解的那样。

云应用案例:圣裘德用云来对抗儿童期癌症

圣裘德正致力于绘制儿童期癌症的基因图谱,以此作为寻求治疗方法的一部分。圣裘德使用基因测序(大体上所有的DNA)来确定患者的健康细胞和肿瘤的全基因组序列。对两者进行比较(以及对其他患有类似癌症的患者的基因组进行比较)可以为治疗方法带来重要线索。

这是一个很重要的数据问题。圣裘德记录了5,000多名患者的全基因组序列,每个序列大约占100千兆字节。研究人员可能只在其中的几个字节内寻找突变或其它遗传标记。

由于这些儿童期癌症十分罕见,世界各地的研究人员希望能比较数据——但由于数据太多,很难比较。Perry举了一位研究人员的例子,他花了六个月的时间下载了一个庞大的数据集并检查了它的质量,然后又花了几天的时间来进行分析。

Perry说:“医疗行业仍在奋力下载数据。但还没有达到必须到云端做计算的临界点,‘我必须下载数据’的心态还是存在的,尽管我们正在慢慢消除这种看法。”

这就是圣裘德创建St. Jude Cloud的一个原因,在这个平台里,研究人员和其他人可对数据进行托管并进行实验。

创建St. Jude Cloud的另一个原因是圣裘德的集资模式。Perry说:“我们是一个慈善机构,我们的工作重点是找到治疗方法并救助这些儿童,我们非常重视这一点。......我们无法将自己正在生产的这一数据或正在塑造的概念视作是自己的东西。我们只是对正在生成的知识进行管理。”

跨部门合作

圣裘德选择与专门从事基因领域的DNAnexus合作,而不是从零开始创建数据共享平台。然后,它开始寻找云提供商,最终选择了微软的Azure平台。

Perry说:“就云技术的使用而言,我们的任务就是创建一个共享的生态系统,该系统不仅仅是以文件共享机制为基础,我们已经发现,研究行业就使用这样的机制。在现有数据的基础上创建工具和计算能力,这才更接近该系统的本质。”

Perry说,如果圣裘德的计算微生物学系主任Jinghui Zhang和她的团队没有参与的话,圣裘德的这个云项目本来是不可能赢得2019年的Digital Edge 50数字创新奖的。

Zhang的部门编写的软件从基因组测序仪中获取数据并对其进行处理,以帮助研究人员了解基因组的特征及其所包含的所有突变。他说:“她所开发的工具以及她的研究团队所开发的工具确实在全球范围内得到了应用。”

IT和计算微生物学部门合作创建了St. Jude Cloud。

Perry说:“他们本可以离开并开发一个没有IT的云框架,我们本该对此感到沮丧”,但是,IT部门能够证明合作的价值。“我们能帮他们将所有数据移植到Azure的云端中;这将花费他们相当长的时间。“尽管如此,Perry的网络团队花了几个月的时间来上传数据并对其进行质量检测。

接下来就是代码优化:一旦计算生物学团队开发出一个工具,IT人员就可以加快速度。对于这些岗位,Perry通常会寻找有计算科学博士学位并专注于高性能计算的候选人。

Perry说:“他们是这样一群人——真正致力于了解高性能计算机的工作原理并致力于理解在其中一台计算机中优化代码的最佳方法,这样的人也很难找到。”

程序员最初将目标锁定在圣裘德的内部研究集群中,该集群拥有6400个计算核心。一旦该集群准备好投入生产,或即将与其他人共享,那么它就会被移植到云端。

鉴于一开始从事高性能计算(HPC)的博士非常稀缺,内部培训一直是向云端迁移的关键组成部分。Perry说:“当我们设置职位时,我们从外部引进了一批人,但我们主要还是希望用首先参与我们的使命的人,然后我们可以教他们如何在云计算行业做出转变。这是一种不同的思维。”

圣裘德所做的其他IT贡献包括在早期阶段将信息安全工作纳入项目,从而保护患者的数据,并让互联网设计团队帮忙设计St. Jude Cloud门户。

Perry说:“我们已将云计算范式(如果你不介意这么称呼的话)整合到正常的信息安全计划中。我们让一家外面的公司为我们做渗透测试,我们已经放宽对他们的限制,他们可以随心所欲地测试云基础设施。”

你如何处理这些测试的结果,这一点很重要,Perry说:“这不是一种惩罚性演练。而是,“无论这是我们需要加强的流程还是技术,问题在于我们能否有所发现,发现信息范围的缺口?”所以这对我们来说是一个非常有用的演练。

传播愿景

在设计方面,圣裘德所做的最有趣的事情就是其与自身的营销和沟通团队所展开的合作。

Perry说:“我在职业生涯中已经了解到,IS或IT确实不太擅长对他们所做的事情进行推广”,但是,为了让St. Jude Cloud取得成功,该团队不仅要说服内部用户,还要让其它研究机构的用户相信他们所提供的数据。

Perry试图确保营销团队一早就参与该项目。他说:“营销团队帮我们提供简明有力的信息,并使人们在团队参加的各种会议中更加积极主动。他们还有机会就一些设计特点和流程发表高见。我们的营销传播小组非常棒,因为他们也了解研发团体。”

Perry说,St. Jude Cloud赢得外部用户的一种方式是专注于实现价值,而不仅仅是传递信息。“我们在去年开放该平台时,它已经有非常丰富的数据,这是一个与儿科相关的非常庞大的测序数据集,我们计划增加它的规模。我们没有做这样的事情——站出来说‘我们要创建这个平台’。相反,我们站出来说,‘嘿,我们已经创建了该平台,它已经就绪。’”

虽然Perry想认可IT团队所创造的价值,但他也看到了不利的一面:“我们必须承认,作为一个行业,并非所有的价值都由IT内部创造,IT以外的部门也在创造价值,这就是合作关系。”

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