北京理工大学与中科曙光成功研发大规模冷冻电镜图像原位重构软件

冷冻电镜技术是解析生物大分子三维结构的关键手段，曾获2017年诺贝尔化学奖，并在新冠病毒结构解析中发挥重要作用。然而，该技术的数据处理面临图像信噪比低、计算规模巨大、重构耗时长等挑战，尤其在大规模原位结构解析中缺乏高效算法与软件支持。

经过长期技术攻关，北京理工大学基于“DeepAI深算智能引擎+国产GPU加速卡”，成功研发具有自主知识产权的大规模冷冻电镜图像原位重构软件——DisSPA，通过中科曙光提供的国产算力实现对冷冻电镜图像的高效、高精度原位结构解析，标志着我国在生物计算与结构生物学交叉领域取得重要突破。

项目团队创新性提出并实现了基于国产GPU加速卡的并行化缓存方案与多卡GPU-FFT技术，显著降低预处理时间与内存负载，解决了传统方法中模板匹配效率低、存储需求大等瓶颈。

在实际测试中，DisSPA在国产GPU单卡上相比CPU单核实现高达961.9倍的性能提升，相比32核CPU也有30.9倍性能提升。在处理400张大规模图像数据时，仅需22分钟即可完成重构，远超传统处理效率。

目前，DisSPA已完成在多家单位的应用示范，支持红藻捕光系统、酵母核糖体等典型生物结构的原位解析，验证了其在高精度结构解析中的可靠性与实用性，具备大规模对外服务能力。

未来，北京理工大学将与中科曙光持续推进DisSPA的推广应用，开展系列培训与学术交流，助力更多生物学家高效获取高分辨率原位结构，推动我国在结构生物学与人工智能交叉领域的前沿发展。