北京2021年7月29日 /美通社/ -- “我們是誰？我們從哪里來？”認識歷史，離不開考古學。
近年來，我國考古取得了豐碩的成果。如，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹團隊關(guān)于古基因組揭示近萬年來中國人群的演化與遷徙歷史的研究成果，填補了東方尤其是中國地區(qū)史前人類遺傳、演化、適應的重要信息缺環(huán)；三星堆6座文化“祭祀坑”考古新發(fā)現(xiàn)是中華文明多元一體發(fā)展模式的重要實物例證，充分體現(xiàn)了古蜀文明、長江文化對中華文明的重要貢獻。
浪潮助力吉大古DNA實驗室解鎖藏在DNA里的秘密
考古為我們揭示了中華文明起源，重現(xiàn)中華文明的燦爛成就，展示中華文明對世界文明的重大貢獻，增強了民族自信。時值中國考古學誕生100周年，我們溯源歷史的腳步從未停止，探尋答案的途徑卻更加多樣。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，考古學研究不斷深入，科技在考古研究中占比大幅提升。浪潮攜手吉林大學古DNA實驗室，將智算應用到DNA考古中，解鎖古生物的生命奧秘，重現(xiàn)古老文明演變的軌跡，溯源人類文明。
科技賦能考古 溯源更多未知的文明
將基因分析應用于考古學研究中，已經(jīng)成為國際考古研究中的前沿領(lǐng)域和熱點方向 -- 分子考古學。古DNA是分子考古學的核心，眾所周知，遺傳信息保存在DNA中，DNA考古就是利用現(xiàn)代分子生物學的手段提取和分析保存在遺骸中的DNA，同時依靠考古學以及其他學科交叉研究，研究古代生物種群特征及相互關(guān)系，這一方法，彌補了傳統(tǒng)考古無法觸達的精準，使得考古成果更精準、更科學以及更客觀。
1984年，科學家從早已滅絕的南非斑驢樣本中，找到了微量的DNA并進行了測序，古DNA研究就此誕生；1997年對尼安德特人的研究，證實了古DNA存在的可靠性；2012年，科學家通過對西伯利亞一個洞穴內(nèi)發(fā)現(xiàn)的牙齒和指骨化石提取的DNA進行分析，證明了丹尼索瓦人的存在，被《科學》雜志評為2012年度十大科學突破之一；2020年，中國科學家從甘肅夏河縣白石崖溶洞（上圖）的土壤沉積物中提取出丹尼索瓦人的線粒體DNA，表明了丹尼索瓦人自倒數(shù)第二次冰期至末次冰期都生活在青藏高原。
吉林大學于1998年建立國內(nèi)首個考古DNA實驗室，并利用考古學、人類學以及語言學等的跨學科交叉，為我國北方地區(qū)和新疆地區(qū)的古人類DNA、古動植物DNA研究和古文明的溯源，做出了巨大的貢獻。2019年，吉大古DNA實驗室成功實現(xiàn)了世界首例古小麥全基因組的破譯，為理解東西方文化交流及農(nóng)業(yè)傳播，提供了跨時間維度的直接證據(jù)；2020年6月1日，吉林大學古DNA研究成果還原了新石器時代農(nóng)業(yè)革命以來，中國北方地區(qū)的人群互動，為探討中華文明的起源、形成和發(fā)展提供了重要證據(jù)。
強大算力助力 解鎖藏在DNA里的秘密
古DNA的提取并不是一件容易的事情。古DNA由于年代久遠、水解、氧化、微生物降解等原因很難完整保留下來，不僅可提取到的量很少，與現(xiàn)代DNA相比更短，科研人員需要對珍貴的古DNA進行更大規(guī)模的測序，以獲得更多的有效數(shù)據(jù)，測序帶來的海量DNA數(shù)據(jù)對計算力、計算效率都提出了很高的要求。
古DNA的研究中，研究人員先對骨骼樣本進行采集，用專業(yè)工具獲得骨骼粉末；采用特有的試劑盒對粉末進行DNA提??；隨后對提取液中的古DNA進行文庫的構(gòu)建并測序。通過測序儀測得DNA片段的序列信息后，首先比對(Mapping)至所研究物種的參考基因組(References)，然后利用群體遺傳學分析工具、系統(tǒng)發(fā)育軟件等對序列信息進行分析，并與現(xiàn)代或者其他古代人群、動物等遺傳信息進行比對，從而追溯個體或群體的來源、遷移以及融合過程等。
無論是比對(Mapping)、群體遺傳學分析、還是系統(tǒng)發(fā)育分析，這些研究數(shù)據(jù)的處理都對背后的算力提出了要求。過去，科研人員通常使用臺式機和普通的服務器進行一系列數(shù)據(jù)分析，單次能分析的序列數(shù)量非常有限；隨著二代高通量測序技術(shù)平臺的開發(fā)應用對小片段古DNA分子捕獲能力的增強，科研人員實驗所得的DNA序列大幅提升，帶來了巨大的DNA數(shù)據(jù)處理需求，臺式機和普通的服務器已經(jīng)遠遠無法滿足需求。
吉大考古學院與浪潮合作，創(chuàng)新性地開發(fā)了基于浪潮智算的基因測序加速應用方案，最大限度地提高了測序精準性、提升了古DNA使用效率，可以在9.64小時內(nèi)完成全基因組分析，48分鐘完成全外顯子組分析，相比基于CPU的方案，基因數(shù)據(jù)處理速度提升39倍，加速了古DNA研究成果的誕生。
用科技的力量實現(xiàn)與歷史的對話，浪潮正在持續(xù)不斷地通過技術(shù)的力量推動人類文明發(fā)展和溯源、追問未知答案、追求人與地球的和諧共生，將智算力注入宇宙探索、文明研究、生態(tài)環(huán)境、物種保護、交通出行等各個領(lǐng)域，為不斷變化的世界匹配持續(xù)迭代的科技來詮釋和支持，讓“計算之美”無處不在。
