在全球科技競爭日益激烈的今天，推動前沿生物技術的創新應用成為國家科技發展的核心任務之一。作為中國農業科研領域的重要機構，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所（以下簡稱牧醫所）以其深厚的科研實力和強大的技術積淀，以“服務行業，服務政府，服務社會”為己任，為我國“三農”事業發展作出了重要貢獻。

隨著人工智能大模型、物聯網、大數據等技術的深入應用，科學研究更加依賴于算力、存力等基礎施的先進性。2024年9月20日，中國農業科學院與華為簽署戰略合作協議，共同推進農業科學研究。通過構建高性能計算平臺，為基因組育種、多組學分析等前沿生物技術應用提供支撐。

新時代科研創新對數據基礎設施

提出了更高的要求

隨著基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等多組學分析技術的迅速發展，農業領域對數據處理和計算能力的需求也在急劇增長。牧醫所作為國內農業科學研究的重鎮，堅持“四個面向”，建設“兩個一流”，引領我國畜牧科技跨越發展，為實現畜牧業現代化提供科技支撐。然而，在日常科研工作中，科研人員面臨著以下幾個主要問題：

大規模數據分析任務對大算力需求陡增

基因組數據和多組學數據的生成速度和數據量極為龐大，傳統的計算資源和技術難以滿足如此高強度的數據處理和分析需求。科研項目復雜度的提升使得對計算能力的需求呈指數級增長，而現有的計算資源無法高效支撐如此大規模的分析任務，導致科研效率和成果轉化速度受限。如：基因關聯分析的場景，傳統的方式采用串行的方式，一個算法運行完之后才能運行下一個算法，分析時間長，另外隨著數據量暴漲、算法的復雜度的提升，對算力的性能要求也越來越高，傳統的算力已無法滿足需求。

多樣化科研需求需要靈活高效的異構計算能力支撐

牧醫所主要的科研方向涉及多個領域，包括動物遺傳育種、動物生物技術與繁殖、動物營養與飼料等。這些領域的研究需要多種計算方式的綜合應用，涵蓋從大規模數據存儲、實時計算到復雜的模型仿真等多層次、多維度的需求。如何靈活調度和高效利用異構計算資源成為一大挑戰。

高效管理、分析并共享海量數據

大量的實驗數據需要被有效存儲、處理和共享。在數據治理方面，傳統的管理方式往往難以保障數據的完整性和安全性，也影響了跨團隊、跨學科的協作效率。如何高效管理、分析并共享這些海量數據，成為提升科研效率的關鍵。

鯤鵬高性能計算平臺迎接挑戰

針對牧醫所在高性能計算方面面臨的挑戰，華為提供了基于鯤鵬的高性能計算平臺及解決方案，包括：應用優化、管理調度、基礎軟件、基礎硬件能力，幫助牧醫所實現了從計算資源到數據管理的全面升級。

華為高性能計算解決方案架構

鯤鵬+昇騰

構建高效的計算平臺

華為的高性能計算平臺基于自有的昇騰AI計算芯片，結合鯤鵬服務器和全棧存儲解決方案，為科研團隊提供了強大的計算能力。昇騰AI芯片專為AI和大數據計算設計，能夠處理復雜的生物學計算任務，如基因組序列比對、多組學數據分析等。鯤鵬服務器則提供了極高的并行計算能力，能夠支持大規模的科學計算和高性能數據處理。

湖倉一體，實現數據的高效存儲與治理

華為結合其云計算和大數據技術，幫助牧醫所搭建了統一的科研數據平臺。該平臺能夠支持大數據的存儲、治理與分析，通過數據湖和數據倉庫的深度整合，實現了數據的全生命周期管理。數據治理平臺通過智能化的數據清洗、轉換和分析技術，提高了數據的準確性和利用效率，為科研人員提供了更為精準的數據支持。

多瑙管理平臺，實現智能調度與計算資源靈活應用

在科研項目中，不同的科研需求需要使用不同類型的計算資源。華為高性能計算平臺能夠根據具體需求，靈活調度計算資源，優化計算任務的執行路徑，不僅大幅提升了計算效率，還降低了資源浪費，實現了計算能力的最大化利用。

多瑙管理平臺

科技賦能

助力農業提質增效

農業科研軟件鯤鵬遷移適配后，性能提升明顯

農業科研運行軟件過去以X86架構為主，2023年開始，華為與牧醫所科研團隊進行了深入溝通，在對科研一線的具體現狀做了充分了解后，依托北京鯤鵬創新中心，陸續為農科院開展生信軟件適配工作，目前已適配了如：stringtie、subread、htslib、Salmom、BWA、hisat2、R、python、plink、STAR、fastp、anaconda、bcftools、gatk、gffread、vcftools、Rstudio、souporcell、GCTA、aspera、DecodeGenetics、busco等數十款軟件，為農業科研在自主創新路線上奠定了基礎，從可用到好用實現了飛躍。

加快基因育種，為畜禽新品種研發提速

基因育種是提高養殖效率、畜產品品質和抗病力的關鍵技術之一。傳統的基因育種研究依賴大量的實驗數據和計算分析，尤其是在基因組分析方面、計算能力至關重要。借助華為高性能計算平臺，牧醫所能夠高效處理海量基因組數據，加速了畜禽新品種培育的研發過程。同時，平臺強大的計算能力還幫助科研人員通過更精確的基因編輯技術，實現了更加精準的育種目標。經測試，在鯤鵬服務器（2.6GHz）與X86架構服務器（2.6GHz）兩種技術路線下，并且在軟件、流程、線程數均保持一致的條件下，鯤鵬服務器能提升明顯（11%-258%），平均提升60%以上。通過與華為的合作，牧醫所在多個研究領域實現了重要突破，特別是在基因育種和多組學分析方面，取得了顯著的成果。

大規模、多維度數據分析能力，支撐多組學分析深入開展

多組學分析通過對基因組學、轉錄組學、蛋白質組學等數據整合研究，能夠為農業研究提供更為全面的視角，推動精準農業的發展。華為高性能計算平臺為牧醫所提供了支持大規模、多維度數據分析的能力，大幅提升了多組學數據的處理速度和準確度。科研人員能夠在更短的時間內獲得更為全面的科研結果，為動物遺傳資源與育種、動物生物技術與繁殖等提供了更有力的支持。

跨學科協作的促進

由于農業科研涉及多個學科領域，跨學科的協作變得至關重要。華為高性能計算平臺通過提供高效的數據共享和分析環境，打破了原有的學科壁壘，促進了各科研團隊之間的合作。無論是在基因組學、農業生態學，還是在氣候變化研究等領域，科研人員都能夠實現數據的實時共享和互通，有效地提升了研究的協同效率。

推動農業科技創新和數字化轉型

華為與牧醫所的合作，不僅解決了農業科研中的計算和數據管理難題，還推動了中國農業科技的數字化轉型和智能化升級。

提升科研效率與創新能力

華為高性能計算平臺的引入，提升了牧醫所科研的效率與創新能力。科研人員能夠更加專注于科學探索，減少了因計算和數據處理帶來的時間成本。隨著計算技術的進一步發展，未來更多的農業科研將依托先進的技術手段實現更快速、更精準的突破。

科技創新與自立自強

隨著數據分析和計算能力的提升，精準農業和智能化決策在農業科研和生產中的應用前景廣闊；動物遺傳與育種、動物生物技術與繁殖、動物營養與飼料等領域的研究與管理將更加高效，推動了農業現代化的進程，有助于加快實現高水平農業科技自立自強，推動農業領域的科技創新。

為全球農業科技提供示范

牧醫所作為國家級社會公益性畜牧獸醫綜合科技創新研究機構，華為作為全球高科技企業的典范，雙方的合作將展現中國在農業科技領域的創新實力，共同引領中國農業科技創新范式轉型，智慧賦能中國農業農村現代化建設。

未來，隨著技術的不斷進步與合作的深入，華為與牧醫所將在推動農業科技自立自強、實現數字農業轉型等方面繼續邁出堅實步伐，為全球農業可持續發展作出更大貢獻。