升級換代“加速跑”走進國家微生物科學數據中心

　　“人家憑什么給你交數據？”作為國家微生物科學數據中心和中國科學院微生物科學數據中心主任，馬俊才時常這樣問自己。

　　“數據中心不是檔案庫，我們也不是‘官老爺’，一定要給對方提供所需的增值服務。”從事數據庫建設多年，這是他的深切體會。

　　國家微生物科學數據中心和中國科學院微生物科學數據中心的前身可追溯至30多年前成立的中國科學院微生物研究所（以下簡稱微生物所）微生物科學數據庫。近年來，該數據庫不斷脫胎換骨，升級換代。一個“變”字，或許最能體現微生物所研究員馬俊才這些年來的感觸：數據平臺變了、數據來源變了、工作內容也變了……

　　不過，萬變不離其宗。該中心服務用戶和國家需求的目標始終如一。

　　“變”中升級

　　數據與實物資源并存，這可能是國家微生物科學數據中心有別于大部分數據庫的一個特點。“微生物研究離不開實物，這里的大多數數據都有相對應的微生物菌種資源。”馬俊才介紹。

　　上世紀80年代，我國信息化發展開始起步。1987年，微生物所響應時代呼喚，建立了微生物科學數據庫。

　　35年來，該數據庫在國家支持下飛速發展，芝麻開花“節節高”——

　　1994年，中國典型培養物保藏委員會信息中心成立，實現了中科院全部生物資源信息的匯集。

　　2010年，世界微生物數據中心（WDCM）經過全球激烈競爭落戶微生物所，該中心牽頭制定的一系列國際研究計劃和數據管理標準使我國實現了微生物數據領域的國際“領跑”。

　　2019年，該中心的發展邁上了新的起點——國家微生物科學數據中心作為20個首批國家級科學數據中心之一啟動，微生物所成為牽頭單位，中心的職能發生了巨大的轉變。

　　“最初的科學數據共享平臺轉變為國家權威數據管理和發布平臺；自有數據的管理轉變為全國整個領域的科技計劃數據的匯交；原來本單位的數據共享轉變為對國家的數據資源進行管理、挖掘和應用。”作為該數據庫發展的親歷者，馬俊才對比說。

　　轉變，是發展的機遇，也意味著挑戰。

　　馬俊才表示，國家微生物數據中心有兩大職責：建設作為關鍵核心的微生物數據整合、分析、應用和安全保障體系；建立自主、安全、易用、具有國際影響力的微生物科學數據應用生態體系。

　　打鐵需要自身硬。為實現這些目標，該中心不斷探索新的發展模式。

　　為吸引用戶積極匯交數據，該中心率先建立了與國際數據匯交體系接軌的全流程一站式數據提交模式，其發布的數據編號可在國際期刊直接使用，支撐中國科學家發表文章時的數據存儲、共享，助力我國科學家科學數據的快速發布。

　　在專業人才隊伍建設方面，為解決編制、經費不足等問題，該中心設立了比在編職工薪酬待遇更高的人才派遣制度，保證了隊伍的穩定性，同時提高了隊伍的新鮮血液輸送能力。

　　就像一棵枝葉繁茂的大樹，該數據中心不只是單打獨斗，近10年來它還形成了涵蓋六個分中心以及應用微生物聯盟、病原大數據聯合中心、食品安全大數據聯合中心等多個合作聯盟在內的數據資源體系架構，在數據管理、應用與挖掘方面不斷向更深、更實邁進。

　　超越“有用”

　　2020年2月20日，新冠疫情肆虐之初，微生物所研究員齊建勛向國家微生物科學數據中心提交了一組關于新冠病毒S蛋白與受體ACE2復合物高分辨率晶體結構的數據。僅用了半天數據便上了線，隨后其下載量迅速超過1萬次。作為對比，齊建勛在19日投給PDB國際生物數據庫的數據一個月后才上線。

　　“特殊時刻必須迅速響應。否則，如果我們晚一天，就可能被國外搶發。”國家微生物科學數據中心副主任吳林寰介紹，該中心一般在數據提交一至三個工作日就能完成審核并發放編號。

　　“近五年來，國家改革力度很大，要求所有科研項目向國家數據中心匯繳數據。對我們來說，讓別人交數據，也要讓對方能夠在數據服務鏈條上受益。”馬俊才認為，數據中心要超越檔案管理這種最基本的“有用之用”。

　　據介紹，國家微生物數據中心不僅提供數據管理、匯交、集成等“基礎”服務，還能提供數據調用、下載、分析、報告產出等“增殖”服務。僅在2020年到2021年，該中心就匯交了包括合成生物學、食品安全關鍵技術研發、公共安全風險防控等19個領域的302項國家科技計劃項目數據，匯集菌種數量逾39000份，實物標本數量超過58000份。

　　面對國家緊急需求，該平臺更是雷厲風行。

　　2020年1月24日大年三十，國家微生物科學數據中心迅速建成新型冠狀病毒國家科技資源服務系統，并在全球發布首個新冠病毒電鏡照片及毒株信息。該系統目前已為全球177個國家和地區的240783名用戶提供了1000多萬人次的數據瀏覽和檢索，為中國積極開展國際合作、實現全球數據共享打開了“一扇窗”，獲得我國政府的高度認可，展現了中國作為負責任大國的形象。

　　在抗疫的“火線”上，該中心多次向國家相關機構提交關于北京新發地疫情、基因變異等分析報告，成為國家相關報告的重要組成部分；其搭建的新冠虛擬突變庫利用AI模型預測潛在基因變異，為開展病原傳播機制與途徑、疫苗與藥物設計輔助預測等研究提供了重要支撐；建設的重要病原體虛擬突變庫和基于人工智能的風險預警評估體系可動態顯示全球新冠變異等信息，向全球用戶公開免費開放……這些作為科技抗疫的典型成果，入選國家“十三五”科技創新成就展，國家微生物科學數據中心也獲得科技部全國科技系統抗擊新冠肺炎疫情先進集體的表彰。

　　據介紹，目前國家微生物科學數據中心已匯聚一系列高質量數據產品，如中科院42個研究所76個館藏單位的843萬館藏實物資源的數據，來自國家科技計劃以及期刊、測序公司等不同領域的數萬份微生物數據和實物資源，以及基于WDCM的來自51個國家143個保藏中心的52萬微生物資源。

　　這些數據成為“盤點”我國，乃至全球微生物及其遺傳資源“家底”的重要平臺。

　　基于此，該中心的“增值”服務還延伸到國外。

　　它聯合10多個國家相關領域的專家，制定了第一個國際標準化組織（ISO）微生物資源數據標準，解決了長期以來由于各國微生物資源中心數據管理的不同形式帶來的共享阻礙。它還幫助我國微生物產業ISO參考用菌實現“零的突破”，使我國44株菌成為ISO菌，保障了我國相關生物產業發展。

　　該中心主導發起的全球萬種微生物模式菌株測序計劃目前已有16個國家的25個微生物保藏機構參與。據悉，目前全世界科學家已發表的模式細菌有17800種，其中已經測序的僅有8000種。“萬種菌株測序項目的數據產品無疑將為原核物種的鑒定提供急需的國際平臺，它將是任何與微生物相關的研究和開發不可或缺的基礎設施。”世界微生物菌種保藏聯合會主席Ipek Kurtboke和日本DNA數據庫前主任Hideaki Sugawara教授評價說。

　　目前，國家微生物科學數據中心的“虹吸效應”已經凸顯，其全球微生物實物資源目錄中91.5%的數據來自于國際合作伙伴。這與馬俊才和團隊時刻惦記為用戶提供“個性化服務”的理念分不開，例如他們針對每個國際數據提交機構，都提供其微生物資源數據全球使用情況的分析報告，盤點其對全世界所做的貢獻，從而獲得相關國家的關注和認可；該數據中心還通過舉辦學術研討會、國際培訓班，為進一步開展國際合作奠定了基礎。

　　功夫不負有心人。這些工作使該數據中心全球微生物資源數據共享平臺在去年的世界互聯網大會烏鎮峰會上入選首屆全球12項“攜手構建網絡空間命運共同體精品案例”。此外，該數據中心的數據科學家也在國際上脫穎而出，如馬俊才擔任微生物數據標準國際聯合工作組主席、聯合國教科委組織開放科學咨詢委員會委員，吳林寰獲得國際科學理事會世界數據系統數據管理獎。

　　再譜新篇

　　“微生物這門學科自帶大數據。”微生物所所長錢韋說，自1977年第一個基因組序列——噬菌體X174被測出后，近半個世紀以來，微生物組學數據呈現爆炸式增長。此外，解析微生物豐富的種類與變異多樣性，都離不開大數據的支撐。

　　錢韋認為，大數據驅動將帶動科研范式的改變，未來的研究將不再局限于過去科學家個人所能接觸到的微生物資源和傳統實驗室里作坊式的研究；而可以將全球尺度的微生物數據與人工智能相結合，系統發力，做出新的、更前沿的科學研究。

　　“比如防御病毒的自然變異，篩選所需要的人工變異，基于大數據‘有的放矢’，開展導向性的‘頂天立地’的前沿研究。”他希望以此進一步服務國家需求，推動國際合作，驅動產業發展

　　當前，以國家微生物科學數據中心為依托，微生物所正在帶動整個領域的相關合作與研究。

　　例如，該數據中心與國家疾控中心共建病原微生物大數據聯合研究中心，開展病原微生物數據的系統整合和深度挖掘利用；與國家食品安全領域的相關單位合作，建立國家食源性致病微生物全基因組測序數據庫，對來自于全國31個省市60種食品基質的菌種進行測序，無縫對接對接國家各溯源網絡體系；為維護國門生物安全方面，配合真菌學國家重點實驗室建立檢疫性真菌參比物質及標準庫，截獲6種病原真菌新物種，為我國實施口岸檢疫83年來首次發現真菌新物種。

　　“隨著國家科學數據中心和中國科學院科學數據中心體系的建立，今天微生物大數據發展已經上了一個新臺階。新起點也有新使命，下一步我們的目標是從實現數據集成向知識發展全面轉型。”馬俊才說，他和伙伴們希望能夠將該數據中心建成一流的科研支撐中心、服務中心和數據研究中心，服務國家戰略需求。