Feb 02, 2021

RTX 3090加速冷冻电镜计算,我们让您洞见微观世界

冷冻电镜三维重构技术是解析大分子晶体结构、研究生命本质的有力手段,为达到原子级别的分辨率,往往需要处理数十万张图片,因此需要有高性能的计算能力,利用了GPU强大的浮点运算能力和并行处理能力可实现对基于GPU加速的冷冻电镜三维重构软件的大幅提速。随着RTX 3090的诞生,在冷冻电镜计算领域,2080Ti已不再是众多实验室的首选。


宽泛科技为合作大学冷冻电镜中心构建的GPU计算工作集群

•管理节点*2  •GPU计算节点*100 •胖节点*2  •并行存储系统*1




冷冻电镜及背后的GPU计算





2013年冷冻电镜的技术突破,使传统X射线、传统晶体学长期无法解决的许多重要大型复合体及膜蛋白的原子分辨率结构,一个个被迅速解决,一时间备受全球实验室瞩目。究其原因,主要由于冷冻电镜不需要结晶且需要样品量极少,即可迅速解析大型蛋白复合体原子分辨率三维结构。



然而三维重构是冷冻电镜的核心优势,亦是最大的技术难点。首先三维重构需要采集大量的图像数据,其次三维重构计算需要花费极其漫长的时间。正是得益于近年来GPU计算的全面化普及,上述技术难点早已突破。


Relion-基于GPU加速的三维重构软件


GPU凭借着其得天独厚的并行计算优势,对大规模数据处理能力尤为突出。在直接电子相机对样本进行图像采集之后,能够快速地对图像进行保存,并且凭借着高速的计算能力,可以迅速地对图像进行优化,大大提高了后期三维重构的质量。并且在重构的过程中,GPU的加速效果尤为明显,将漫长的重构计算时间进行了大量的压缩,为科研人员争取了大量最为宝贵的科研时间。




RTX 3090快、准、稳

成为冷冻电镜计算新宠






在冷冻电镜领域,GPU的超高运算速度早在2016年初就在流行的cryo-EM软件Relion中有所体现,当时的宠儿是RTX 2080Ti。如今RTX 3090拥有双倍于2080Ti的CUDA核心数,其表现如何呢?



以下为国外研究机构的Relion benchmark性能测试(来自外网翻译),很好的说明了RTX 3090对于冷冻电镜计算具有优异的适配性。


测试结果

  1. RTX3090与NVDIA其他系列显卡对比

在2D分类计算中,RTX 3090的GPU Time约140mins

  • 比GTX 1080Ti 提升了约--82%
  • 比 RTX 2080Ti 提升了约--69%
  • 比RTX 5000也提升了约-- 47%

在3D分类计算中, RTX 3090的GPU Time约32mins

  • 比GTX 1080Ti 提升了约--81%
  • 比 RTX 2080Ti 提升了约--34%
  • 与RTX 5000 的运行时长接近
  1. RTX3090在数量不超过4张卡的时,会随着数量增加其性能呈现几乎翻倍式的提升;超过4张RTX3090后,运行速度呈非线性提升;

  2. 优化参数后,在2D和3D分类时,运行时长相对有明显减少。在2D分类计算中,RTX3090对比 RTX2080Ti加速效果明显,达到超过80%的加速效果;在3D分类中,RTX3090对比RTX2080Ti,运行时长有约34%的提升;

  3. RTX3090运行稳定,长时间运行中未发生死机、卡顿等情况




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强大的异构计算能力:

整机设计采用CPU+GPU异构设计方案,支持搭载双片Intel Xeon处理器和最高8路RTX3080/3090 GPU,为用户各项应用提供最佳性能,轻松完成专业繁复的计算任务。 


优秀的产品设计:

通过定制高质量液冷系统使GPU和处理器可超频工作,进而获得更强性能。每个服务器机架的硬件包装密度可最大化,即使在连续负载下,也可调出硬件的最佳性能而无需担心任何散热问题。广泛应用于3D渲染、深度学习、科学计算等领域。


摒除噪音污染:

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