成千上萬條拉曼光譜數(shù)據(jù)，到底蘊(yùn)含了哪些生物學(xué)意義？代碼不熟、理論知識不足、終端算力不夠，也想輕松徜徉拉曼數(shù)據(jù)瀚海？人工智能時代，一切皆有可能！

在剛剛落幕的2024中國生命科學(xué)大會上，青島星賽生物科技有限公司（以下簡稱“星賽生物”）正式發(fā)布了一站式拉曼組智能云專家系統(tǒng)——拉曼智云（RamanAI）。這一國際首創(chuàng)的云平臺，將為研究人員提供簡單、零基礎(chǔ)、可視化的拉曼組數(shù)據(jù)分析體驗，同時搭載先進(jìn)的人工智能專家系統(tǒng)，在聊天中設(shè)計實驗、搭建模型、完成數(shù)據(jù)分析。此外云端建立的模型，可實時導(dǎo)入星賽生物的單細(xì)胞分析/分選儀器系列，指導(dǎo)基于拉曼光譜的細(xì)胞分選。

RamanAI拉曼智云發(fā)布會現(xiàn)場

此次發(fā)布會在科學(xué)界引起了廣泛的關(guān)注和熱議，科研工作者們對這一新工具表現(xiàn)出了濃厚的興趣。星賽生物董事長馬波（中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員）強(qiáng)調(diào)，“拉曼智云是公司響應(yīng)科研需求、推動科技進(jìn)步的重要產(chǎn)品，通過高科技解決方案簡化復(fù)雜數(shù)據(jù)分析，釋放科研人員的創(chuàng)造潛力，這將極大地加速科學(xué)研究和實驗精度，推動整個行業(yè)向前發(fā)展?！?/p>

拉曼組數(shù)據(jù)：免標(biāo)、無創(chuàng)的單細(xì)胞代謝表型組

拉曼光譜技術(shù)能夠識別和量化細(xì)胞內(nèi)的各種生物分子，如蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和碳水化合物等，而拉曼組是一個細(xì)胞群體在特定條件下的單細(xì)胞拉曼光譜的集合，是一種廣譜適用、非侵入性、高時空分辨率、快速、低成本的單細(xì)胞代謝表型組。

中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所單細(xì)胞中心主任徐健研究員介紹，拉曼組能將胞內(nèi)代謝物的分子光譜定量地翻譯為細(xì)胞實時狀態(tài)下的底物代謝、產(chǎn)物合成、抗逆性、環(huán)境應(yīng)激、化合物相互轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞間代謝互作以及細(xì)胞種類等信息。單細(xì)胞中心和星賽生物合作，研制和產(chǎn)業(yè)化了業(yè)界首臺高通量流式拉曼分選儀FlowRACS。這一產(chǎn)品作為目前國內(nèi)外市場上唯一的拉曼流式細(xì)胞儀，首次使拉曼組數(shù)據(jù)的高通量、大規(guī)模的采集成為可能。

拉曼組的深刻內(nèi)涵

隨著拉曼組邁入“大數(shù)據(jù)時代”的門檻，“拉曼智云”應(yīng)運(yùn)而生。拉曼智云聚焦于拉曼組這一全新的數(shù)據(jù)類型，旨在為非標(biāo)記、非侵入性的單細(xì)胞代謝表型組分析提供一站式的云分析手段，推動拉曼光譜的應(yīng)用拓展以及大數(shù)據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建。

數(shù)據(jù)易得，個中奧妙難解析

隨著高通量拉曼流式裝備FlowRACS的推出，大規(guī)模獲取拉曼組數(shù)據(jù)變得越來越容易。然而，如何從這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息，卻是一個巨大的挑戰(zhàn)。

星賽生物的王永順工程師介紹，“拉曼智云內(nèi)置‘智云分析’和‘智云建?！δ苣K，融合了高場景匹配的機(jī)器學(xué)習(xí)算法、前沿的深度學(xué)習(xí)算法、多種自研算法，以及當(dāng)前備受矚目的大模型技術(shù)，支持高度自動化的光譜分析建模、圖像及多模態(tài)分析流程。根據(jù)用戶的定制需求，拉曼智云可呈現(xiàn)豐富多彩、期刊發(fā)表質(zhì)量的可視化圖表?！?/p>

拉曼智云的四大功能模塊

拉曼智云，AI加持的云專家

缺少物理化學(xué)知識，沒有數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗，也可借助拉曼光譜技術(shù)輕松開展實驗？

“當(dāng)然可以”，星賽生物的首席科學(xué)家尹沂峰博士興奮地說，“拉曼智云內(nèi)置‘智云專家’功能模塊，不僅全天候?qū)φ麄€數(shù)據(jù)分析流程提供智能引導(dǎo)，而且配備智能問答窗口，設(shè)計實驗問題、數(shù)據(jù)分析問題，所有疑問，‘智云專家’統(tǒng)統(tǒng)回答您！”

在發(fā)布會現(xiàn)場，尹博士還展示了利用拉曼智云開展的部分應(yīng)用案例，如哺乳動物細(xì)胞免標(biāo)無參聚類、益生菌種類鑒定、番茄紅素高產(chǎn)菌株篩選和高耐受細(xì)胞識別等。他強(qiáng)調(diào)，這些應(yīng)用展示了拉曼智云在實際科研中的廣泛適用性和高效性。

析選同步，讓云為儀器性能加速

如今，拉曼智云已經(jīng)與星賽生物的高通量流式拉曼分選儀FlowRACS、單細(xì)胞拉曼光鑷分選儀RACS-Seq實現(xiàn)了無縫對接。一方面，用戶可以直接從儀器端上傳數(shù)據(jù)，無需進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和格式調(diào)整；另一方面，用戶從拉曼智云下載的數(shù)據(jù)模型，也可輕松導(dǎo)入FlowRACS或者RACS-Seq中，輔助后續(xù)的單細(xì)胞分選工作。

這種“析選同步”的方式，不僅提高了數(shù)據(jù)處理的效率，也為儀器的性能提供了強(qiáng)有力的支持。

打破拉曼組數(shù)據(jù)孤島，釋放終端算力

拉曼智云不僅僅是一個數(shù)據(jù)分析平臺，它還內(nèi)置了云端超高算力支持，使用戶可以擺脫硬件限制，隨時隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。平臺的集中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)支持每組用戶高達(dá)20G的存儲空間，極大地簡化了數(shù)據(jù)管理流程，方便數(shù)據(jù)的訪問和共享。

拉曼智云的核心優(yōu)勢

星賽生物的生物技術(shù)總監(jiān)朱鵬飛介紹到，“從單細(xì)胞拉曼光譜定性和定量地測量單細(xì)胞的代謝表型組，取決于關(guān)聯(lián)光譜特征和特定代謝表型的一系列‘模型’。拉曼智云是這些‘拉曼代謝模型’的一站式數(shù)據(jù)庫。同時，拉曼智云內(nèi)置了‘智云商城’，允許用戶共享、交易和應(yīng)用模型。我們希望建立一個科研社區(qū)，讓用戶不僅可以交易和應(yīng)用模型，還可以共享數(shù)據(jù)，促進(jìn)科研協(xié)作和技術(shù)進(jìn)步”。

未來，星賽生物將不斷優(yōu)化擴(kuò)展拉曼智云的功能，增加更多的自研算法，為科研人員提供更強(qiáng)大、高效的拉曼數(shù)據(jù)分析工具。同時，星賽生物還計劃將拉曼智云與更多類型的科研設(shè)備進(jìn)行集成，以支持更廣泛的科研應(yīng)用和商業(yè)合作。

拉曼智云通過“一鍵云化”的功能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的即時上傳、云端處理和分析、模型共享，極大地節(jié)約了科研人員的時間和精力。星賽生物的總經(jīng)理洪鉉哲表示，“我們的目標(biāo)是讓科研工作者能夠更專注于科學(xué)探索的本質(zhì)，而不是被繁瑣的數(shù)據(jù)處理工作所困擾?！?/p>

隨著大數(shù)據(jù)與人工智能的發(fā)展，大眾正在進(jìn)入一個由數(shù)據(jù)和算法重構(gòu)認(rèn)知的深度智能化時代。包括拉曼智云在內(nèi)的數(shù)據(jù)分析云平臺正日益成為科學(xué)研究中不可或缺的重要組成部分。

隨著拉曼智云技術(shù)的不斷進(jìn)步和功能的日臻完善，可以預(yù)見到“拉曼組平臺”的一個全新發(fā)展階段。從FlowRACS實現(xiàn)拉曼組大數(shù)據(jù)的采集，再到RamanAI服務(wù)拉曼組大數(shù)據(jù)的分析和分選，并支撐基于“拉曼組大模型”的應(yīng)用，這一完整的創(chuàng)新鏈條將為單細(xì)胞多組學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)注入源源不斷的創(chuàng)新能量，加速精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、合成生物學(xué)、生物資源探測與利用等“新質(zhì)生產(chǎn)力”邁向新的發(fā)展高度。

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