代謝模型和生物信息共享系統(tǒng)建設(shè)需求一、項目概況合成生物設(shè)計模塊部分利用生物信息、數(shù)理模型及人工智能等手段，針對特定科學(xué)需求，基于生物合成大數(shù)據(jù)，設(shè)計新反應(yīng)、新酶、新途徑、新菌株，建立一站式的設(shè)計技術(shù)體系、軟件工具及生物信息數(shù)據(jù)庫。本項目擬升級建設(shè)大設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、元件庫系統(tǒng)、基因組編輯系統(tǒng)、裝置設(shè)計系統(tǒng)和多組學(xué)系統(tǒng)中的多個功能模塊。將主要從數(shù)據(jù)庫、分析算法、接口對接、統(tǒng)一登錄、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、質(zhì)控數(shù)據(jù)監(jiān)控、指標(biāo)實時檢測與風(fēng)險評估、任務(wù)調(diào)度、移動端、計算和存儲管理，大數(shù)據(jù)、分布式平臺計算資源動態(tài)使用及調(diào)度等方面鞏固完善現(xiàn)有系統(tǒng)的功能。二、技術(shù)要求編號技術(shù)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)值1應(yīng)用范圍和要求基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理、元件庫管理、裝置設(shè)計、基因組編輯、多組學(xué)分析等系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫、分析算法、接口對接、統(tǒng)一登錄、數(shù)據(jù)分析、任務(wù)調(diào)度、移動端、計算和存儲管理，中間件技術(shù)、云資源共享，關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)警預(yù)測等方面鞏固完善功能。2性能指標(biāo)元件庫分類管理和檢索功能模塊1.支持基于物種分類信息、功能注釋分類信息、序列來源信息等特征字段進(jìn)行基因元件分類管理和檢索。投標(biāo)人須在投標(biāo)文件中提供技術(shù)方案和截圖（原型或技術(shù)路線或技術(shù)框架）作為證明材料，并將參數(shù)要求的功能批注出來。2.方便用戶進(jìn)行復(fù)雜條件下的元件檢索，如尋找特定物種中特定功能的可用基因序列等。3.支持批量或單個下載保存查詢到的元件序列和其他信息；支持列表導(dǎo)出等功能。4.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。5.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。二、元件庫注釋功能組件1.通過連接知識數(shù)據(jù)庫，支持Uniport，BioBrick等高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的蛋白和核酸序列比對功能。投標(biāo)人須在投標(biāo)文件中提供技術(shù)方案和截圖（原型或技術(shù)路線或技術(shù)框架）作為證明材料，并將參數(shù)要求的功能批注出來。2.支持根據(jù)基因的來源物種、功能注釋、編碼蛋白家族等信息對元件進(jìn)行類型標(biāo)注，實現(xiàn)自動序列功能注釋。3.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。4.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。三、元件庫與實體庫接口對接功能組件1.通過對接實體庫查詢顯示平臺的指定基因元件質(zhì)粒庫存情況。2.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。3.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫基因本地子庫管理功能組件1.支持基因組數(shù)據(jù)子庫與其他開源數(shù)據(jù)庫對接以實現(xiàn)進(jìn)行定期更新。2.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。3.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。五、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫蛋白組本地子庫管理功能組件1.對微生物蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)構(gòu)建，形成本地數(shù)據(jù)庫，與其他開源數(shù)據(jù)進(jìn)行對接以實現(xiàn)定期更新。投標(biāo)人須在投標(biāo)文件中提供技術(shù)方案和截圖（原型或技術(shù)路線或技術(shù)框架）作為證明材料，并將參數(shù)要求的功能批注出來。2.支持微生物蛋白組數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，特別是模式微生物的信息，并將蛋白按照酶、結(jié)構(gòu)蛋白、調(diào)控蛋白等類型進(jìn)行合理的細(xì)致分類。3.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。4.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。六、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫代謝組本地子庫管理功能組件1.對微生物代謝數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)構(gòu)建，形成本地數(shù)據(jù)庫，與其他開源數(shù)據(jù)進(jìn)行對接以實現(xiàn)定期更新。2.微生物代謝組數(shù)據(jù)庫維護(hù)工具開發(fā)以支持模式微生物信息維護(hù)。3.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。4.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。七、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫代謝合成反應(yīng)本地子庫管理功能組件1.對代謝合成反應(yīng)子庫的數(shù)據(jù)按化學(xué)反應(yīng)類型、酶的相似性等信息對合成反應(yīng)進(jìn)行合理的分類。2.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。3.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。八、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫代謝通路數(shù)據(jù)子庫管理功能組件1.構(gòu)建接口保證可以利用其他開源數(shù)據(jù)庫以及文獻(xiàn)進(jìn)行定期更新與維護(hù)。2.按化學(xué)反應(yīng)類型、酶的相似性等對合成反應(yīng)進(jìn)行合理的分類。3.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。4.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。九、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫查詢檢索集成組件1.實現(xiàn)元件基因的查詢、標(biāo)注、代謝路徑查詢以及預(yù)測功能等生物應(yīng)用軟件包的開發(fā)集成。2.支持從基因組、蛋白組、代謝網(wǎng)絡(luò)任一模塊出發(fā)用戶可以同時獲得其他兩個模塊的相關(guān)信息。3.輔助用戶從元件庫中選取恰當(dāng)?shù)脑⑦M(jìn)行優(yōu)先級排序、呈現(xiàn)。4.輔助用戶快速獲取可能的合理的設(shè)計方案。5.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。6.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)權(quán)限管理功能組件1.管理員能夠賦予或限制特定用戶/群組對數(shù)據(jù)庫的訪問。2.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。3.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十一、裝置設(shè)計對接合成測試平臺接口功能組件用于對接合成測試平臺：實現(xiàn)菌株構(gòu)建、菌株優(yōu)化。2.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十二、裝置設(shè)計組裝算法功能組件1.開發(fā)算法，實現(xiàn)Gibson、GoldenGate、MoClo、突變組裝分析流程。2.實現(xiàn)類Eugene規(guī)則算法。3.實現(xiàn)常見組裝QC算法。4.實現(xiàn)類EGFDNAWeaver流程算法等。5.各分析按場景輸出人易讀、機(jī)器易讀的報告。6.代碼開發(fā)要求模塊化、接口化。7.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十三、基因組編輯分子設(shè)計功能組件1.完善基因組編輯中相關(guān)分子設(shè)計流程：支持不同物種選擇、不同基因載體選擇、實驗流程和細(xì)胞系選擇等格式。2.建立針對特定基因進(jìn)行表達(dá)上調(diào)或抑制的sgRNA設(shè)計體系。3.面向細(xì)菌、酵母、植物和哺乳動物等各種底盤生物，提供自動化的優(yōu)化設(shè)計流程軟件和計算服務(wù)。4.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。5.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十四、基因組編輯注釋分析功能組件1.基于基因組序列和各種注釋文件、數(shù)據(jù)庫、分析工具對基因組進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和可視化展示。2.支持展示基因表達(dá)預(yù)測模型。3.支持交互式地展示基因密度分布，功能類分布，GC含量變化（結(jié)合Z曲線第三個分量的變形可以展示GC含量）。4.支持基于類似VFDB等注釋交互式的展示基因組中的毒力因子。5.支持基于類似ZislandExplorer和geptop等軟件交互式的展示基因組島和必需基因的分布。6.支持基于類似ZCURVE等軟件注釋基因，對未標(biāo)注全基因序列交互式地完成基因組中功能區(qū)段和特殊區(qū)域的展示。7.支持啟動子注釋分析。8.多個版本的基因組可多序列比對，并注釋關(guān)鍵差異性堿基。9.從基因組穩(wěn)定性和細(xì)胞增殖與功能優(yōu)化的角度對基因組堿基含量分布、避免非特異性調(diào)控位點(diǎn)和潛在同源重組位點(diǎn)、代謝負(fù)擔(dān)平衡、整體資源分配的角度對人工設(shè)計、改造的基因組進(jìn)行全局優(yōu)化。10.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。11.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十五、基因組編輯可視化功能組件1.對“基因組編輯注釋分析功能組件”內(nèi)各不同分析實現(xiàn)合適的交互可視化展示。2.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。3.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十六、多組學(xué)模擬仿真流程功能組件1.模擬仿真將主要包括用戶定制信息輸入、與數(shù)據(jù)分析模塊通信、模擬仿真核心、預(yù)測數(shù)據(jù)輸出與結(jié)果輸出等模塊。2.用戶友好性：模塊應(yīng)提供簡潔明了的用戶界面（UI）以便用戶能夠方便地操作。3.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十七、多組學(xué)對接數(shù)據(jù)庫接口功能組件1.支持基于數(shù)據(jù)庫的對接管理。支持用于與已有蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫以及本設(shè)施未來積累的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫對接共享；支持用于與已有轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫以及本設(shè)施未來積累的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫對接共享；支持用于與已有基因組、表觀遺傳和功能基因組學(xué)等數(shù)據(jù)庫以及本設(shè)施未來積累的基因組層面數(shù)據(jù)庫對接共享。支持用于與已有宏基因組、腸道微生物組數(shù)據(jù)庫以及本設(shè)施未來積累的宏基因組、腸道微生物組、代謝組數(shù)據(jù)庫對接。2.文檔和支持：模塊應(yīng)提供詳細(xì)的文檔和技術(shù)支持，幫助用戶更好地理解和使用該模塊。十八、移動端功能組件1.打造移動端的知識庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、元件庫，針對手機(jī)端用戶，前端頁面需要重新設(shè)計，確保良好的用戶體驗。十九、鑒權(quán)和統(tǒng)一登錄模塊1.對元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件的登錄、注冊模塊進(jìn)行改造。保留這5個軟件的登錄注冊頁，同時也接入統(tǒng)一門戶系統(tǒng)。接入統(tǒng)一門戶系統(tǒng)的其他改造可能包括：1）所有軟件賬號將打通，需對元件庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫在一期階段設(shè)計的關(guān)聯(lián)賬號邏輯進(jìn)行改造；2）各系統(tǒng)需按接口，將賬號的啟用/禁用權(quán)限等信息同步到門戶系統(tǒng)；3）一些數(shù)據(jù)庫、表層面的改造，比如：所有軟件賬號打通后，賬號密碼表將改造。二十、對接任務(wù)調(diào)度管理功能組件1.對接任務(wù)調(diào)度管理模塊，支持查詢每個軟件所有的運(yùn)行中、已停止、運(yùn)行失敗、待運(yùn)行、運(yùn)行成功的任務(wù)；支持查看任務(wù)詳情、日志等；支持停止任務(wù)、重新開始任務(wù)。元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件，前端頁面服務(wù)和批處理/計算服務(wù)可實現(xiàn)分開部署。二十一、菜單管理組件1.對元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件需支持管理角色用戶對系統(tǒng)菜單進(jìn)行管理，比如：新增、修改、刪除菜單、菜單排序等。2.支持管理角色用戶對系統(tǒng)某些重要功能進(jìn)行維護(hù)，比如：對用戶手冊、系統(tǒng)消息、郵件消息、用戶反饋等模塊，控制是否展示、隱藏等。二十二、角色管理組件1.對元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件需滿足：系統(tǒng)內(nèi)置普通用戶、管理員、超級管理員3種角色，并可新增自定義角色，對不同角色可設(shè)置不同的菜單與功能權(quán)限。2.自定義角色可針對單個功能操作權(quán)限、菜單權(quán)限進(jìn)行自由組合。3.關(guān)于系統(tǒng)權(quán)限，菜單權(quán)限，建議增加腳本統(tǒng)一管理，這樣可以快速復(fù)位，新增，更改，刪除各個權(quán)限。二十三、用戶管理組件1.對元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件需支持管理已注冊用戶，支持分配角色等常見功能，支持搜索|新增|修改|停用|啟用等用戶賬號。二十四、計算和存儲管理功能組件1.根據(jù)用戶角色配置每人指定大小及時長的存儲額度，提醒用戶空間剩余情況或到期自動回收存儲資源。多指標(biāo)限時計次計量系統(tǒng)。二十五、日志管理組件1.對元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件需支持管理角色用戶以可視化頁面方式，查詢用戶操作日志、登錄日志等常見日志類型，頁面要展示用戶名、IP、操作類型、操作時間、操作結(jié)果、錯誤信息等關(guān)鍵信息。2.支持在后臺服務(wù)器查詢所有類型log日志，日志要記錄到詳盡的可追溯信息，比如用戶名、操作類型、操作時間等。3.存儲要求：至少能查到最近半年的日志。二十六、數(shù)據(jù)統(tǒng)計組件1.元件庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多組學(xué)、裝置設(shè)計、基因組編輯5個軟件按指定工具，支持對重要頁面、按鈕、彈框等進(jìn)行埋點(diǎn)，并上報曝光事件、點(diǎn)擊事件等。2.以圖、表等形式，頁面可視化展示軟件的重要數(shù)據(jù)。3.支持把曝光事件、點(diǎn)擊事件等按要求上報到指定平臺，按照不同的角度給出統(tǒng)計指標(biāo)。二十七、其他功能1.支持中英文雙語切換。2.系統(tǒng)重要消息在消息中心通知用戶，支持頁面交互。3.新用戶給與操作指引。4.軟件頁面展示在線版操作手冊，方便用戶查閱。5.支持用戶反饋軟件問題。6.展示軟件的版權(quán)歸屬，并支持可配置、更改，如“是否展示版權(quán)”、“版權(quán)歸屬內(nèi)容”。7.個人中心：對用戶基本信息進(jìn)行管理，如用戶名、密碼、郵箱等。8.系統(tǒng)banner提示：允許管理角色配置重要的提示信息，用于在頁面向用戶展示，配置內(nèi)容包括：提示文案、生效時間、失效時間等。二十八、系統(tǒng)設(shè)計通用要求1.可在常用服務(wù)器操作系統(tǒng)及云資源環(huán)境上部署，并支持64位操作系統(tǒng)。部署需支持負(fù)載均衡和集群，可以云資源共享。2.

UI/UE扁平化、簡明化設(shè)計。3.系統(tǒng)支持容器化部署。4.系統(tǒng)非正常停機(jī)時間≤2小時/月。5.系統(tǒng)非正常停機(jī)≤2次/年。6.如遇災(zāi)難性宕機(jī)，系統(tǒng)恢復(fù)時間≤2小時。7.宕機(jī)事故后，數(shù)據(jù)恢復(fù)率為80%。8.系統(tǒng)平臺需基于B/S架構(gòu)，基于Java、Python等常見語言進(jìn)行開發(fā)，前后端分離。9.系統(tǒng)架構(gòu)上要求采用分布式或云原生等常見框架。10.代碼編寫方面，對于復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯要求有簡明扼要的注釋。11.數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)查詢平均響應(yīng)時間<3秒，業(yè)務(wù)交互平均響應(yīng)時間<1秒，業(yè)務(wù)統(tǒng)計分析平均響應(yīng)時間<3秒。12.上線后7個自然日之內(nèi)，要求提供各功能模塊點(diǎn)檢清單。13.在測試階段，對于業(yè)務(wù)主流程，要提交自動化測試腳本。14.接口一定要明確提供外部訪問