阿里云携手英特尔举办“冷冻电镜蛋白质结构建模大赛” 近900参赛队伍角逐28万奖金

仪器信息网讯 日前，阿里云携手英特尔(中国)举办办的“英特尔创新大师杯”冷冻电镜蛋白质结构建模大赛正在开放报名中，目前已有近900个参赛队伍报名，将在接下来的近三个月内角逐28万元奖金。

蛋白质的空间结构是结构生物学的关键研究对象，其对于理解蛋白质功能以及相关生物学过程的工作机理有非常重要的意义。准确的蛋白质结构原子模型不仅能够帮助研究者在理论上理解生命活动的内在原理，同时也能为药物研发等诸多工程实践提供指导。

2021年7月，人工智能预测蛋白质3D结构技术一声惊雷，DeepMind和华盛顿大学团队的最新成果同日抢发Nature和Science！去年年底，谷歌 AI 团队 DeepMind 的第二代 AlphaFold 算法在生物界引起了极大的轰动，它能准确地预测蛋白质的结构，以至于许多人宣布这个长达数十年的问题“已被解决”。 具体而言，AlphaFold2 在国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）上精确地基于氨基酸序列预测蛋白质的3D结构。其准确性可以与使用冷冻电镜（CryoEM）、核磁共振或 X 射线晶体学等实验技术解析的3D结构相媲美。

据介绍，本次大赛将基于阿里云弹性高性能计算（Elastic High Performance Computing，E-HPC）进行。阿里云E-HPC平台，基于阿里云基础设施，可灵活生产基于任何ECS实例构成的HPC集群，满足不同应用特征的性价比要求。阿里云E-HPC主要面向教育科研、企事业单位和个人，提供快捷、弹性、安全的一站式公共云HPC服务。计算实例基于第三代英特尔®至强®可扩展处理器(CooperLake),通过高效、面向未来的服务器基础设施提供卓越的性能和灵活性，推动新的业务突破和科学发现。英特尔®深度学习加速和增强型英特尔®AVX-512等内置优势提供了人工智能和HPC的融合以及工作负载性能。同时运用基于第三代英特尔®至强®可扩展处理器(IceLake)的Software Guard Expressions技术，通过内存中独立于操作系统或硬件配置的应用程序隔断，提供细粒度的数据保护。本次大赛意在探索基于大数据训练的人工智能方法在由电势能分布获取蛋白质原子模型方面的潜力。

大赛组织

主办单位：阿里云计算有限公司、英特尔（中国）有限公司

指导单位：国家蛋白质科学中心（上海）

承办单位：阿里云高性能计算、阿里巴巴达摩院、阿里云天池平台

赛事链接：https://tianchi.aliyun.com/competition/entrance/531916/introduction

背景介绍

蛋白质的空间结构是结构生物学的关键研究对象，其对于理解蛋白质功能以及相关生物学过程的工作机理有非常重要的意义。准确的蛋白质结构原子模型不仅能够帮助研究者在理论上理解生命活动的内在原理，同时也能为药物研发等诸多工程实践提供指导。

目前解析蛋白质结构的主流方法有x射线晶体学（x-ray crystallography）、核磁共振波谱法（nuclear magnetic resonance spectroscopy）和冷冻电镜方法（cryo-electron microscopy），其中前两者具有长时间的实践积累和成熟的工作流程以及较为严苛的使用条件。今年来随着软硬件方面的突破，冷冻电镜方法，尤其是冷冻电镜单颗粒分析（single-particle cryo-EM）以其易用性和对生物样品相对宽松的要求逐渐成为获取蛋白质结构，尤其是生物大分子复合体结构的首选方案。在冷冻电镜单颗粒结构解析中，蛋白质被速冻在玻璃态的冰层里，电镜产生的电子束与其发生相互作用后被直接电子探测器捕捉，生成大量二维投影图像，之后利用专业软件重构出蛋白质的电势能分布，再基于电势能分布搭建出蛋白质的原子模型。获取蛋白质电势能分布目前已经有较为成熟的软件来完成，而从电势能分布获取原子模型则主要还是由研究人员手动操作，虽然有各种辅助软件可以利用，但是出于对准确度的要求，此项工作仍旧是整个工作流程中比较繁琐且主观性较强的环节。

枚举每一种蛋白质可能存在的结构，需要花费大量的时间。最近，在强大的算法与算力的支持下，DeepMind将运算时间从数月缩短至了数小时。AI生物学带来了极致的效率革命，这对于人类攻克癌症等疑难杂症有着划时代的意义。

要在数据洪流的时代实现重大的科学突破、分析基因组数据，应用于药物研发、疾病检测、个性化治疗，依赖于高效便捷的大数据分析技术和强大的计算平台支持。蛋白质破解的事件是一个标志，在生命科学领域取得突破性进展还需要高效的HPC系统和强大的算力，分析计算复杂、散点化、非结构化的生物医学大数据。

本次大赛将基于阿里云弹性高性能计算（Elastic High Performance Computing，E-HPC）进行。阿里云E-HPC平台，基于阿里云基础设施，可灵活生产基于任何ECS实例构成的HPC集群，满足不同应用特征的性价比要求。阿里云E-HPC主要面向教育科研、企事业单位和个人，提供快捷、弹性、安全的一站式公共云HPC服务。计算实例基于第三代英特尔®至强®可扩展处理器(CooperLake),通过高效、面向未来的服务器基础设施提供卓越的性能和灵活性，推动新的业务突破和科学发现。英特尔®深度学习加速和增强型英特尔®AVX-512等内置优势提供了人工智能和HPC的融合以及工作负载性能。同时运用基于第三代英特尔®至强®可扩展处理器(IceLake)的Software Guard Expressions技术，通过内存中独立于操作系统或硬件配置的应用程序隔断，提供细粒度的数据保护。

本次大赛意在探索基于大数据训练的人工智能方法在由电势能分布获取蛋白质原子模型方面的潜力。

赛程安排

本次大赛分为初赛、复赛和决赛三个阶段，具体安排和要求如下：

报名与实名认证（即日起—2021年9月28日，UTC+8）

初赛（2021年8月16日-2021年9月29日，UTC+8）

复赛（2021年10月11日—2021年11月11日，UTC+8）

决赛答辩（11月下旬）

奖项设置

相关：2020年蛋白质结构预测大赛

据悉，2020年，阿里云发起“蛋白质结构预测大赛”，当时赛题由达摩院顾斐博士、天津大学博士夏启等志愿者设计，数据来源于蛋白质数据库（PDC），希望通过比赛让更多跨学科开发者参与蛋白质二级结构预测研究中，以技术抗击疫情。最终参赛队伍为242个。