字級:
小字級
中字級
大字級

天選之豬—「看得見」的進步,來自超級電腦的速度

  「這隻小豬,未來將變成豬界奧運國手。」說出這句話的不是精通命理的算命仙,也不是經歷30年的畜牧場老師傅,而是分別來自基因公司和科技單位的兩個女生。

  她們打破傳統的種豬性能檢定站由畜牧場老師傅或豬農來判定的經驗準則,或是藉由聚合酶連鎖反應(Polymerase chain reaction, PCR)之檢定技術方式,以單基因3-9個位點來逐隻逐期的檢定和分類,農民須飼養至少3個月以上,才能得知肉眼無法觀察的豬隻隱藏狀態,既耗時又耗成本。

電腦也會選豬仔影片

  基龍米克斯和國網中心透過專案合作,將出生168小時(等於7天)的小豬,抽出極少量的3C.C.血液,做未來豬隻的生理健康狀況預測,預測方式為全基因定序(Whole genome sequencing, WGS),將豬隻的血液檢體用4度C冷藏和240分鐘時限內的方式,從臺南的豬農戶手中送往位於329公里外的汐止基龍米克斯實驗室。經由實驗室技術人員用高精密的儀器抽出檢體DNA和確認檢體品質後,開始進行次世代定序實驗,將DNA上的30億個鹼基進行平均30次以上的全方位掃描並儲存建立資料庫,經過2天的數據累積成龐大的資料,再透過光纖與銅線以每秒接近30萬公里速度的高速網路,送進國網中心的超級電腦裡,用成千上萬的核心,一起計算比對挑出6萬個位點來作為判斷的依據,進而可以比對全臺灣7,000座養豬場、550萬頭小豬的健康基因,從血液裡找出神秘且精準的基因標記。

  國網中心的人工智慧(Artificial Intelligence, AI)雲端平台TWCC(TaiWan Computing Cloud),TWCC智慧化的架構設計,可以根據不同步驟及樣本大小動態調整運算資源,進而優化流程、縮短分析時間。

  一般來說,一支智慧型手機的運算效能可以提供各式應用的快速需求,但WGS資料龐大,在進行分析的過程中會需要巨量的計算和長時間的等候每一次分析的結果。WGS若用iPhone X來計算,即使每日24小時不停歇的計算著,都得花費超過5年的時間;而TWCC平台則是運用台灣杉一號的超級電腦主機,將一台一台的高規格硬體串聯,同時運行,這是再多台iPhone X都無法達到的效能。

重點說明

1. 168 vs 2160小時

  傳統的檢定方式為豬隻飼養至少3個月(2160小時)以上,才能逐隻逐期的檢定和分類,耗時又耗成本。基龍米克斯採WGS全基因組定序,讓小豬出生168小時後即可採樣進行檢定預測,大幅降低成本。

 

2. 60,000 vs 3-9個位點

  傳統的檢定方式為經驗準則,或是PCR之檢定技術方式,以單基因3-9個位點來逐隻逐期的檢定和分類。基龍米克斯採WGS全基因組定序,以6萬個位點進行多項性能預測,縮短檢驗時程並提升育種的效益。

 

3. 30億個鹼基

  染色體是基因的主要載體並存在每個細胞內,每隻豬共有19對染色體,而染色體上有30億個鹼基,全基因組重定序(WGS)會全方位掃描這30億個鹼基,其中有0.3%的差異造成每個個體的不同。

 

4. 4°C冷藏

  大部份會造成健康危害的細菌生長溫度需在4.4°C以上,危險區間落在7~60°C之間,所以將血液檢體採用4°C冷藏運送,可確保檢體的原始狀態,以利後續檢測的正確性。