생물의학 연구센터는 Intel® Xeon® 프로세서 기반의 Atos 시스템을 사용하여 빅데이터의 분석 처리량을 증진
새로운 클러스터는 우리 연구진에게 있어서 큰 진전을 의미했습니다. 연구진은 이 시스템으로 더 많은 작업들을 병렬로 처리하고 더 큰 데이터 세트로 작업할 수 있으며, 더욱 신속하게 답변을 얻을 수 있습니다.
Alberto Ramirez
GENyO IT 매니저
배경
스페인 그라나다에 위치한 유전체학·종양학 연구센터(Center for Genomics and Oncological Research, GENyO)는 생물 정보학 분석 및 대규모 프로젝트에 대한 수요 증가를 지원하기 위해 더 탄탄한 인프라가 필요했습니다. GENyO는 Intel® Xeon® 프로세서 제품군에 기반한 강력한 Atos 슈퍼컴퓨터를 선택했습니다. 현재 GENyO는 스페인 안달루시아 지역에서 새로운 정밀진단 성능, 제약 혁신 및 보다 효율적인 공공 의료 서비스 기여에 도움이 될 유명한 프로젝트에서 과학적 생산성을 높이고 있습니다.
당면과제
인간 질병의 유전적 근거에 초점을 맞춘 융합연구기관인 GENyO는 임상 데이터 및 유전체 데이터를, 궁극적으로 인간 건강을 개선하기 위한, 과학적 통찰력으로 전환하기 위해 확장 가능한 고성능 컴퓨팅 자원이 필요하였습니다. GENyO의 소규모 클러스터와 개별 워크스테이션은 증가하는 수요로 인해 활용에 어려움을 겪고 있었습니다.
- 연구진은 향상된 성능과 확장성 및 안정성을 즐기고 있습니다. 해당 연구진은 이종 데이터 세트에 대한 정교한 분석과 관련된 많은 프로젝트를 포함하여 다양한 프로젝트를 진행할 수 있는 유연성을 확보하였습니다.
- 개발하여 안달루시아 지역의 9백만 시민에게 정밀의학을 제공하려는 안달루시아 보건부의 추진력에 도움이 될 수 있는 전략적 중요 연구의 수행 속도를 높이고 있습니다.
솔루션
GENyO는 각 노드가 Intel® Xeon® 프로세서로 구동되는 Atos BullSequana X 블레이드 시스템으로 구성하였습니다. 이 시스템은 11테라플롭스 이상의 컴퓨팅 성능과 2.25테라바이트의 RAM을 자랑합니다.
이 솔루션은 Atos 고성능 컴퓨팅 기반 인공지능·양자생명과학 센터(Atos HPC, AI and Quantum Life Sciences Center of Excellence, LSCoE)의 주관하에 진행되었습니다. 이는 새롭고 혁신적인 솔루션을 찾아내겠다는 목표하에 첨단 컴퓨팅 기술을 생명과학 프로젝트에 더욱 밀접하게 접목시키려는 Atos의 글로벌 전략이 반영된 것입니다.
- Intel과 Atos의 에너지 효율적인 소형 장비를 이용하여 GENyO는 전력 소비를 감축하고 향후 성장 요구사항에 도움이 될 수 있도록 플로어 및 랙 공간을 최소화하였니다.
- Atos 생명과학연구센터(Atos Life Sciences Center of Excellence, LSCoE)를 통해 제공된 이 솔루션은 첨단 컴퓨팅 기술분야의 전문가들에게 제공되었습니다 .
고급 분석의 필요성 증가
암부터 자가면역 질환에 이르기까지 미래의 치료법은 시험관과 실험실뿐만 아니라 생의학 분석으로부터 도출될 것으로 예상되며, GENyO는 이러한 치료법을 찾기 위해 최선을 다하고 있습니다. 스페인 그라나다에 위치한 GENyO는 유전체의학 및 유전체 종양학 연구의 선두에 있습니다. GENyO는 또한 연구원이 유전체 데이터를 최대한 활용하고 임상의가 연구 결과를 이해하고 적용하는 데 도움이 되는 실용적인 도구와 방법을 개발하여 중개의학에서 선두를 달리고 있습니다.거대 제약회사인 화이자, 그라나다 대학교, 안달루시아 지방 정부로부터GENyO는연구자금을 지원받습니다.
유전체 염기서열 분석, 단백질 유전 정보학 및 기타 고속처리 “오믹스” 기술이 발전함에 따라 질병의 분자적 근거를 식별하고 표적 치료를 설계할 수 있는 전례 없는 기회가 펼쳐지고 있습니다. 그러나 연구진은 방대하고 다양하며 빠르게 증가하는 데이터 세트를 먼저 통합하고 분석해야 합니다.
GENyO의 리더들은 날로 높아지는 요구사항들을 기존 인프라로는 충족할 수 없게 되면서 보다 강력하면서도 유연한 새 플랫폼을 찾게 되었습니다. GENyO의 생물정보학 분과 책임자인 Pedro Carmona-Sáez 박사는 다음과 같이 말했습니다. “우리가 생물의학 연구를 수행하는 방식이 변하고 있습니다. 우리는 더 많은 데이터를 생성하고 더 많은 대규모 프로젝트를 진행하고 있으며, 모든 데이터(지원 부서에서 생성하는 데이터와 많은 공용 데이터베이스의 데이터)에서 새로운 가치를 추출할 컴퓨터가 필요합니다. 현재 우리는 생성되는 방대한 데이터의 양을 처리하고 합리적인 시간 내에 분석을 실행하기에는 컴퓨팅 자원이 불충분한 지경에 이르렀기 때문입니다.”
연구 및 데이터 센터의 혁신
GENyO는 Intel® 기술이 탑재된 Atos 시스템을 선택했는데, 이는 Atos 시스템의 고성능 하드웨어 및 소프트웨어, Atos의 전문기술 및 양쪽 회사의 향후 로드맵 때문이었다고 Carmona-Sáez가 말했습니다. Carmona-Sáez는 다음과 같이 첨언했습니다.“정말로 기쁩니다. 우리는, 이제 광범위한 응용분야를 유연하게 지원할 수 있는탁월한 성능과 신뢰성있는 시스템을 갖추었습니다. 새로운 시스템으로 신규 사용자와 새로운 협업이 생성될 것이며, 우리는 이를 지원할 수 있는 역량을 갖추게 되었습니다.”
또한 Atos 생명과학센터는 Atos 전문가와 협력하여 다른 첨단 컴퓨팅 기술을 시도할 수 있도록 최적화된 생태계를 제공할 것입니다. GENyO는 새로운 시스템을 통해 생물정보학 연구 역량을 혁신하고 있습니다. GENyO의 IT 관리자인 Alberto Ramirez는 다음과 같이 말했습니다. “새로운 시스템은 우리 연구진에게 있어서 큰 진전을 의미하고 있습니다. 이 시스템으로 연구진은 더 많은 프로세스를 병렬로 처리하고 더 큰 데이터 세트로 작업하여 더욱 신속하게 결과를 얻을 수 있게 되었습니다.”
이 플랫폼은 또한 데이터 센터에 가치를 더하고 있습니다. Ramirez는 다음과 같이 설명했습니다. “물리적 공간은 솔루션을 선택하는 데 중요한 역할을 했습니다. Atos BullSequana 블레이드 시스템을 구비하게 되면서 우리는 단지 7U의 물리적 공간에 네트워킹 하드웨어를 포함한 18개의 컴퓨팅 노드를 설치할 수 있게 되었습니다. 이는 전원공급장치, 스토리지 서버, 로그인 노드 등 전체 클러스터를 단일 랙에 배치할 수 있기 때문에 엄청나게 큰 차이가 있습니다. 우리는 또한 기존의 독립형 서버에 비해 블레이드 시스템이 제공하는 에너지 절감 효과로부터 혜택도 얻습니다.”
시스템 의학에 의해 임상 및 오믹스 정보 통합
새로운 시스템으로 효과를 얻을 수 있는 프로젝트 중에는 임상 데이터와 오믹스 데이터를 하나로 통합하여 선도적 시스템 의학 분야 프로젝트가 있습니다. 이에 대한 좋은 예가 루푸스 및 류마티스 관절염과 같은 전신 자가면역 질환의 분자 기원과 영향을 조사하기 위한 대규모 협업 프로젝트인 PRECISESADS입니다. 유럽 12개국의 참가자가 참여하고 있으며 유럽 연합의 혁신의학이니셔티브(Innovative Medicines Initiative, IMI)와 국제 제약 산업으로부터 현물 기부에 의한 후원을 받고 있습니다. PRECISESADS는 2,000명 이상의 환자를 등록하고 유전체, 후성유전체 및 기타 데이터와 함께 각 환자에 대한 다양한 임상 샘플을 수집했습니다.
GENyO의 유전체학 부처 및 의료유전체학 분과 과학 책임자이자 GENyO의 PRECISESADS 담당자인 Marta Alarcón Riquelme 박사는 다음과 같이 말했습니다. “우리는 수집 및 공유하고 있는 모든 유전체 및 임상 데이터와 현재 보유한 계산 능력을 통해 전신 질환에 대한 보다 정확한 진단 기준을 개발하기 시작했습니다. 예를 들어, 모든 루푸스 환자들을 하나로 묶는 대신 유전자 패턴을 기반으로 질병을 세분화할 수 있습니다. 이와 같이 세분화된 진단 기능은 제약 회사가 각 환자를 위해 최상의 치료법을 선택하고 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있으며, 흔치 않으면서 진단하기 어려운 자가 면역 질환으로 고통받는 사람들에게 특히 유할 것입용니다. 이 분야의 발전과정은 대단히 흥미진진합니다.”
정밀의학 기회 포착
Atos 컴퓨터와 Intel 기술을 통해 GENyO는 정밀의학 분야를 대비할 준비가 잘 되어 있습니다. Carmona-Sáez는 다음과 같이 말했습니다.”이 분야에서 우리는 데이터와 정보를 가지고 있지만 지식도 필요합니다. 이 시스템은 프로젝트 수와 데이터 및 분석 양이 계속 증가함에 따라 커질 수 있는 확장성을 가지고 있습니다. 이는 우리가 다양한 데이터 자료들에 인공 지능을 적용하고 그 자료들로부터 지식을 추출하는 방향으로 나아가는 데 도움이 될 것입니다.”
GENyO의 연구로부터 혜택을 받게되는 궁극적인 수혜자는 안달루시아 사람들과 새로운 진단 및 치료법에 접근할 수 있는 전세계 사람들이 될 것입니다. GENYO의 책임자인 José Antonio Lorente 박사는 다음과 같이 말했습니다.“보건부는 2024년까지 이 지역의 모든 의사에게우리 실험실로부터 제공되는 , 통합 임상 건강 기록과 지능형 시스템에서 확인이 가능한 오믹스 데이터를 활용하고 해석할 수 있게 하겠다는 비전과 계획을 가지고 있습니다. 우리가 이를 수행하고 정밀의학 분야에서 계속적으로 획기적인 발전을 이룬다면 공공 의료 시스템이 우리 국민에게 제공할 수 있는 지원의 질을 더욱 향상시킬 수 있을 것입니다. 우리는 더 빠른 진단을제공함으로서 치료에 대한 접근성이 개선되고 치료 대기 시간이 단축되며, 지연으로 인한 고통을 줄여줄 수 있습니다. 우리는 생명을 구할뿐만 아니라비용도 절약할 수 있을 것입니다.”
“This finer-grained diagnostic capability can help pharma companies choose the best treatments for each patient and develop new treatments, and it is particularly valuable for people suffering from less common difficult-to-diagnose autoimmune diseases. The progress in this area is tremendously exciting.”
Marta Alarcón Riquelme
GENyO의 유전체학 부처 및 의료유전체학 분과 과학 책임자