Pipeline Pilot 研發(fā)業(yè)務智能平臺
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最后更新：2012-05-29
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生產(chǎn)企業(yè)：創(chuàng)騰科技有限公司
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產(chǎn)品詳細介紹 Pipeline Pilot 研發(fā)業(yè)務智能平臺
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為實驗科學搭建計算模擬與信息管理平臺
* 作為實驗科學家，您已經(jīng)知道計算模擬工具會給您的工作帶來很多好處，可您卻苦于無法抽出時間來去學那些復雜的使用方法和功能；
* 作為計算模擬的專家，您開發(fā)了很多的計算工具和應用方法，可是卻找不到好的方式和方法讓實驗科學家把這些工具有效的利用起來；
* 作為一個實驗室或研究所的管理者，您是否在苦惱購置的計算模擬工具和管理系統(tǒng)得不到充分而有效的利用；
* 作為一個企業(yè)的研發(fā)負責人和管理人員，您是否在苦惱因為研發(fā)過程中產(chǎn)生的各類信息掌握不及時，而在決策過程中遇到各種各樣的困難；
* 現(xiàn)在有了Pipeline Pilot以后，您上面遇到的問題就能夠得到較好的解決。下面有關(guān)Pipeline Pilot的詳細介紹，會讓您詳細的了解，Pipeline Pilot是如何解決這些問題的。
信息的處理和加工
對于從事藥物研發(fā)的企業(yè)來說，信息的收集、管理以及有效的利用是至關(guān)重要的。然而這方面的工作又十分繁瑣，而且很容易受到現(xiàn)有信息系統(tǒng)架構(gòu)的限制。Pipeline Pilot能夠自動管理和分析不斷沖擊藥物研發(fā)領域的海量數(shù)據(jù)，省去常規(guī)而繁瑣的數(shù)據(jù)處理和分析工作。
化學信息、生物學信息的處理
化學組件：由80多個模塊組成，實現(xiàn)了超過125種不同的功能，提供了一套廣泛的分子屬性計算、過濾和操作工具。客戶利用這些工具能夠?qū)崿F(xiàn)：
- 化合物數(shù)據(jù)庫的整理和標準化，以及相應的相似性搜索和子結(jié)構(gòu)檢索
- 組合化學庫的設計
- 結(jié)構(gòu)活性關(guān)系的建模，最大公共子結(jié)構(gòu)的查找
- 化學性質(zhì)的計算，如分子量、AlogP或極性表面積等
- 用擴展連通性指紋（ECFP）方法計算分子結(jié)構(gòu)指紋
- 基于各種化學屬性對分子結(jié)構(gòu)進行分類和篩選，如Lipinski過濾器中的類藥五原則等
該組件支持絕大多數(shù)的工業(yè)標準化學格式，包括來自MDL的SD, RG, RXN, 以及來自Daylight的SMILES, SMIRKS, SMARTS, TDT等各種表達化學結(jié)構(gòu)的文件格式，并可實現(xiàn)各種格式之間的轉(zhuǎn)化。
ADME/T組件：不僅能夠計算分子的各種ADMET性質(zhì)，如水溶性、血腦屏障通透性、肝毒性、腸吸收率和血漿蛋白結(jié)合率等，而且能夠預測已知藥物的代謝產(chǎn)物。
序列分析組件：通過超過100種的序列分析組件提供了一整套的生物信息學工具，將模塊化工具與圖形化的設計方式結(jié)合，實現(xiàn)對蛋白質(zhì)和核酸序列的注釋和特征分析，序列搜索和比對，產(chǎn)生引物和擴增子，siRNA設計，發(fā)現(xiàn)限制性酶切位點等功能。
基因表達組件：實現(xiàn)了基因表達實驗的數(shù)據(jù)處理、可視化、分析、標記和報告生成等一系列功能。利用Pipeline Pilot的圖形化數(shù)據(jù)處理流程設計能力，可建立復雜的工作流程，同時也可將基因表達分析與Pipeline Pilot的其它功能聯(lián)合，這一切都無需任何的編程工作。
高通量測序(NGS)組件：支持多種目前流行的數(shù)據(jù)格式（Roche 454 FASTA、Solid CSFASTA、Illumina QSEQ、GFF3、SAM和BED等），功能涉及序列拼接、reads定位、RNA-seq數(shù)據(jù)分析、多態(tài)性與結(jié)構(gòu)差異查找以及reads篩選等多個方面。[PDF資料下載]
蛋白質(zhì)譜組件：提供了一系列對基于生物質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)處理工具，可以對來自質(zhì)譜實驗的數(shù)據(jù)進行讀入、輸出、顯示、處理、分析、比較和發(fā)布。該模塊支持大數(shù)據(jù)文件的快速處理，并且產(chǎn)生多方位的詳細信息。
生物信息挖掘組件：能夠?qū)π蛄小⒒颉⒌鞍住⒈磉_、通道和疾病信息進行整合。作為對序列分析組件功能的擴展，生物信息挖掘組件從內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)資源中獲取信息、提升客戶決策力。生物信息挖掘組件可以訪問的外部資源包括GeneBank, UniGene, Entrez Gene, Prosite, KEGG, UniProt, Pfam, Gene Ontology和HomoloGene.
數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計建模
建模組件：包括一系列用于學習和建模的工具、統(tǒng)計性的過濾器、以及進行分類的工具。利用這些工具，不僅可以表征和挖掘數(shù)據(jù)，還能構(gòu)建有預測能力的模型。實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)聚類分析、自動的分類學習能力、主成分分析等，還可以結(jié)合化學組件使用，以實現(xiàn)構(gòu)效關(guān)系活性模型的建立、化合物聚類和最大公共子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。
R統(tǒng)計學組件：能夠?qū)?shù)據(jù)進行深入細致的分析，創(chuàng)建信息豐富的圖表，并提供有充分根據(jù)的結(jié)論。利用公共領域的R程序包，把統(tǒng)計學方法應用到數(shù)據(jù)操作、分類、學習建模和數(shù)據(jù)分析當中。使用R統(tǒng)計學組件能夠：
- 對若干的數(shù)據(jù)系列進行Anova分析（方差分析）以揭示它們之間的相關(guān)性
- 用神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)為HTS（高通量篩選）活性數(shù)據(jù)建立模型
- 應用眾多的聚類分析方法對活性化合物進行分類
- 利用線形回歸方法找出實驗數(shù)據(jù)的相關(guān)性
決策樹組件：包括用于回歸分割模型的構(gòu)建、驗證和應用的各種工具。這些工具可以利用連續(xù)描述符或二進制描述符（例如：分子結(jié)構(gòu)指紋描述符）進行工作。客戶利用這些工具可以：
- 采用大量的描述符對海量數(shù)據(jù)進行建模
- 了解每一個描述符對模型精確性（如對活性的預測）的重要程度
- 利用具有預測能力的模型對化合物庫或虛擬庫進行篩選
應用建模組件開展主成分分析
應用決策樹組件進行高通量篩選數(shù)據(jù)分析
圖像數(shù)據(jù)的處理
圖像處理組件：應用Pipeline Pilot工作流程自動化功能和視覺程序處理圖像任務。這種直觀的、基于Web的企業(yè)用戶可以訪問的軟件平臺提供成熟的工具，能夠提高、處理、分析、測量和報告圖像數(shù)據(jù)。圖像處理組件能夠?qū)?shù)字的、化學的、圖形的和文本的數(shù)據(jù)整合在一個計算平臺上。
Pipeline Pilot圖像處理組件具有如下優(yōu)點：
- 成熟的圖像處理工具和自動工作流程用于分割圖像，識別、標記和注釋對象；測量跨多通道圖像的數(shù)值性質(zhì)和統(tǒng)計性質(zhì)；圖像像素改變
- 適合任意的標準圖像格式
- 允許處理圖像和非圖像數(shù)據(jù)
- Pipeline Pilot服務體系提供無與倫比的可測量性，配置選項和質(zhì)量控制
- 高度形象和直觀的交互式結(jié)構(gòu)使圖像處理易于進行
文本信息的處理
文本數(shù)據(jù)分析組件：Pipeline Pilot中具自動化和數(shù)據(jù)整合功能的文獻檢索和文本數(shù)據(jù)挖掘工具。通過整合文獻檢索和文獻描述到用戶自己的科研流程中，完成最有挑戰(zhàn)性的文本數(shù)據(jù)挖掘目的。文本數(shù)據(jù)分析組件能夠?qū)崿F(xiàn)：
- 外部文獻或內(nèi)部文件檢索，或整合應用第三方檢索引擎
- 使用含短語，通配符和同義詞匹配的單查詢語言
- 從文件和網(wǎng)絡文獻中提取關(guān)鍵概念或發(fā)現(xiàn)相關(guān)性
- 使用來自網(wǎng)上文獻的注釋和相關(guān)性提高化學或生物信息學日常事務效率
- 發(fā)現(xiàn)用戶相關(guān)領域的發(fā)展趨勢和新關(guān)系
數(shù)據(jù)處理結(jié)果的報告
數(shù)據(jù)的報告
報告組件：利用此組件可以為客戶定制數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘協(xié)議的總結(jié)報告。報告中可以顯示多個表格、曲線圖和圖像，從多個角度對數(shù)據(jù)進行觀察。用報告組件生成的報告格式可以個性化定義，用客戶認為最好的方式來顯示數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，便于闡述和存檔。
利用數(shù)據(jù)報告組件能夠?qū)崿F(xiàn)：
- 對來源完全不同的幾組數(shù)據(jù)集進行總結(jié)
- 應用標準模板生成包含所有結(jié)論的形式統(tǒng)一的報告
- 采用更直觀的方式來展示分析結(jié)果
- 通過網(wǎng)絡發(fā)布報告協(xié)議來簡化常用的數(shù)據(jù)庫查詢
資源的整合和共享
* 資源整合和共享能夠最大限度、有效地利用現(xiàn)有資源，避免資源重置和浪費，降低成本，提升制藥企業(yè)的創(chuàng)新能力和競爭力。
* 您想使您分散的計算資源整合成一個聯(lián)合的整體嗎？您想使您復雜的研究路線變成一個全自動的流程化的協(xié)議嗎？您希望以簡單的方式將您開發(fā)的和擁有的計算資源共享嗎？您希望非專業(yè)用戶也能方便的使用您共享的計算資源嗎？Pipeline Pilot可以幫您實現(xiàn)這一切。
* Pipeline Pilot提供上了百個可以實現(xiàn)計算、篩選等各種操作的可配置組件，使數(shù)據(jù)處理協(xié)議（流程）很容易構(gòu)建。利用Pipeline Pilot圖形化的操作界面，客戶能夠靈活調(diào)用組件，輕松地將運行在不同平臺上的第三方應用程序（如分子對接和分子動力學程序）集成到協(xié)議中。
* 協(xié)議建立后，可以發(fā)布給企業(yè)內(nèi)部成員使用，每個成員只需通過簡單的網(wǎng)頁界面，便可在任何地方調(diào)用這些協(xié)議來處理自己的數(shù)據(jù)。還可以降低提供給特定客戶的協(xié)議的復雜性，僅僅列出特定客戶能夠理解和使用的選項，利于特定客戶更輕松地使用，從而促進計算研究工作中的合作，并把已有的研究成果擴展到更廣泛的潛在用戶中去。
計算資源的整合
集成組件：Pipeline Pilot的一個重要的功能是它能和現(xiàn)有的計算資源集成在一起。集成組件提供了強大的集成功能，能夠把外部的應用程序和數(shù)據(jù)庫無縫連接到Pipeline Pilot任何數(shù)據(jù)處理協(xié)議中。在Pipeline Pilot協(xié)議中，能夠完成：
- 在企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)或存儲檢索結(jié)果
- 有效的利用第三方應用程序進行計算
- 利用標準的腳本環(huán)境進行快速的功能拓展
- 啟動最喜愛的窗口應用程序來瀏覽處理過的數(shù)據(jù)
客戶可以自定義集成組件并進行發(fā)布，可以授權(quán)給其他用戶共享。終端客戶可以象使用系統(tǒng)中的其他組件一樣，方便地使用這些自定義組件，不用考慮這些外部程序放置在什么地方，或者這些集成過程是如何完成的。
SDK系列工具包：對于藥物研發(fā)企業(yè)，SDKs（software development kits）用于將Pipeline Pilot直觀而有用的科研能力和數(shù)據(jù)處理能力傳送給終端用戶。為了實現(xiàn)從私有的或第三方應用程序?qū)ipeline Pilot流程運行的完全控制，SciTegic提供三種不同的SDKs。Pipeline Pilot通過SDKs配置高度定制的客戶端界面使其強大的自動化的和有效的數(shù)據(jù)處理流程被更多的用戶使用。這種零空間占用的Web界面能被用戶定制以滿足不同需要的。使用客戶端SDKs能夠?qū)崿F(xiàn)：
- 為更多的用戶配置強大的科研工具
- 構(gòu)建特定的終端界面，減少支持和培訓成本
- 將Pipeline Pilot服務器作為中間層整合到企業(yè)應用程序體系的支持件中
- 使用標準語言構(gòu)建客戶端應用程序，降低配置成本
集成示意圖
與藥物設計軟件Discovery Studio的聯(lián)合使用
DS Catalyst系列組件：能夠完成與藥效團模型相關(guān)的一系列新藥發(fā)現(xiàn)研究，包括化合物數(shù)據(jù)庫的生成與管理，化合物多構(gòu)象模型的生成，基于活性分子建立藥效團模型（包括3D-QSAR藥效團模型和共有特征藥效團模型），基于受體結(jié)構(gòu)建立藥效團模型，藥效團模型的優(yōu)化，基于藥效團模型的數(shù)據(jù)庫搜索和基于分子形狀的數(shù)據(jù)庫搜索等。
DS TOPKAT組件：化合物毒理性質(zhì)預測工具。通過化合物的二維結(jié)構(gòu)信息構(gòu)建高質(zhì)量的QSTR（定量結(jié)構(gòu)-毒性關(guān)系）模型，并對各類有機化合物的諸如急性毒性、慢性毒性、誘變性、再生性等性質(zhì)進行預測，大大節(jié)省實驗的投入和時間。包括專利技術(shù)——“最佳預測空間”評估驗證技術(shù)（OPS – Optimum Prediction Space），以及高效的批處理預測能力，可對大批量的有機化合物的毒理性質(zhì)進行快速而準確的預測，滿足各類企業(yè)和研究機構(gòu)對化合物進行毒理研究的需求。
DS CHARMm組件：DS CHARMm能夠用于研究多種分子（從小分子配體到多組分的生理復合物）的熱力學及動力學特性，如核酸、蛋白質(zhì)、配體、蛋白質(zhì)和配體復合物的分子動力學模擬及分析等。哈佛大學開發(fā)的這個工業(yè)標準的分子力學及動力學程序，不斷升級并增加最新的功能。在Pipeline Pilot中，基于CHARMm的對接算法CDOCKER用于柔性分子對接。準確的MM-GBSA和MM-PBSA score計算受體-配體結(jié)合自由能。除了領先的動力學模擬引擎外，DS CHARMm還包含合適的力場和溶劑化模型及PME靜電模型。用戶可以使用DS CHARMm組件定制復雜的模擬流程，也可以將該流程與其它計算應用軟件整合在一起使用。
資源的共享
三種客戶端模式：Pipeline Pilot包括幾種不同的客戶端使用界面，客戶可以根據(jù)特定需要選擇性的使用。
- 網(wǎng)頁客戶端：大量的潛在用戶可以通過簡單的網(wǎng)頁瀏覽器界面使用Pipeline Pilot的功能。他們可瀏覽其他用戶已發(fā)布的協(xié)議，按照意愿設置協(xié)議的參數(shù)，并運行這些協(xié)議來處理數(shù)據(jù)。標準客戶端用戶和Lite客戶端用戶所運行的協(xié)議都可以提供給網(wǎng)頁客戶端用戶運行。
- Lite客戶端：Lite客戶端除了運行現(xiàn)有協(xié)議這一基本功能以外，還有很多的擴展功能。圖形化的操作界面可以幫助用戶了解每個協(xié)議的數(shù)據(jù)處理邏輯，并監(jiān)測它的進程。更為重要的是，除了有關(guān)集成和腳本編程的組件（為標準客戶端用戶保留）以外，Lite客戶端用戶可以使用服務器上的任何組件來建立自己的協(xié)議。
- 標準客戶端：標準客戶端用戶擁有對Pipeline Pilot所有功能的完全控制。只有他們才可以發(fā)布開發(fā)出來的協(xié)議給其他用戶使用。他們還能通過創(chuàng)建和修改組件將Pipeline Pilot個性化。另外，他們可以通過集成組件和腳本編程組件實現(xiàn)對外部程序的控制。因此，標準客戶端用戶能夠無限地擴展Pipeline Pilot的功能，甚至可以從命令行界面來操作Pipeline Pilot，以實現(xiàn)協(xié)議的批處理。Pipeline Pilot至少需要一個標準客戶端，提供諸如協(xié)議發(fā)布和服務器管理等必要功能。
基于Windows系統(tǒng)和個人電腦、面向生命科學領域的新一代分子建模和模擬軟件Discovery Studio基于Pipeline Pilot。使用標準客戶端編輯的協(xié)議可以在Discovery Studio中使用，另外用戶也可以根據(jù)自己工作的需要將Discovery Studio中的部分功能流程在Pipeline Pilot中進行編輯組合。
多用戶網(wǎng)頁共享模式：通過網(wǎng)頁瀏覽器，大量潛在用戶可以直接應用Pipeline Pilot進行數(shù)據(jù)處理和分析。利用Pipeline Pilot的網(wǎng)頁服務程序包，只需指定將要提供給其他用戶使用的協(xié)議，任何局域網(wǎng)內(nèi)部的用戶都可以使用發(fā)布的協(xié)議來處理自己的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)：
- 通過網(wǎng)頁傳輸易于使用的數(shù)據(jù)處理方法
- 讓更多實驗科學家參與到信息學當中
- 共享計算方法的應用
網(wǎng)頁瀏覽界面是為大型團隊特制的操作界面,為團體的所有成員提供了一種簡單的方式來運行現(xiàn)有的Pipeline Pilot協(xié)議。當Pipeline Pilot標準客戶端用戶開發(fā)了一個新的重要協(xié)議時，能通過網(wǎng)絡將協(xié)議共享給整個團體的其他用戶。網(wǎng)頁服務程序包能夠促進計算和實驗研究工作中的合作，并把已有的研究成果擴展到更廣泛的潛在用戶中去。
- 整合和擴展：Pipeline Pilot服務器安裝完成后，網(wǎng)頁服務程序包中提供的網(wǎng)頁客戶端就立刻可以使用，用戶只需在瀏覽器中指定正確的URL地址就可以運行Pipeline Pilot協(xié)議。
從網(wǎng)頁瀏覽器訪問和運行現(xiàn)有的Pipeline Pilot協(xié)議
企業(yè)級的信息管理平臺
在從事藥物研發(fā)的企業(yè)里，每時每刻都有大量的信息在各個部門之間等待傳輸和分析。如何對這些信息進行快速而有效的管理，尤其是不同部門的管理和實驗人員能否進行實時數(shù)據(jù)交換，已成為企業(yè)首要面對的問題。
Pipeline Pilot能夠方便地建立不同的協(xié)議來實現(xiàn)不同部門人員的登錄，并通過對數(shù)據(jù)庫的實時存儲、管理和查詢，實現(xiàn)對工業(yè)規(guī)模的海量信息資源最有效的利用，從而大大提高企業(yè)的整體工作效率。
研發(fā)項目的跟蹤管理
Pipeline Pilot能夠方便地訪問企業(yè)內(nèi)部或外來的各種類型的數(shù)據(jù)庫和文件，因此可以從各個不同的信息源自動提取研發(fā)項目的相關(guān)信息，并自動生成圖文并茂、信息豐富的報告，由此實現(xiàn)對研發(fā)項目的跟蹤管理。
1， 項目的建立：醫(yī)藥、化工企業(yè)的項目一般都是以化合物為主體。Pipeline Pilot平臺上的項目管理首先從化合物的登錄開始，建立以一個或多個化合物為主體的項目，并對項目相關(guān)的信息進行管理，如項目的合作伙伴，項目的進度要求等。
2， 項目的評估：通過查詢相關(guān)的數(shù)據(jù)庫或資源，得到對項目的難度的大概評估，以及初步的解決方案。這些信息都可以通過Pipeline Pilot進行管理。而對于項目中所需的化學試劑，Pipeline Pilot可以訪問化學試劑的庫存數(shù)據(jù)庫和采購信息數(shù)據(jù)庫，自動生成預算報告，幫助對項目進行成本核算。
3， 項目的分配：當項目分配到項目組以后，Pipeline Pilot可以根據(jù)項目評估的結(jié)果自動生成項目實施方案，包括合成路線的設計，項目的進度安排，試劑采購安排等。
4， 項目進度追蹤：項目組通過Pipeline Pilot將每天的工作內(nèi)容和所得的研發(fā)數(shù)據(jù)上傳企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫，而Pipeline Pilot可以根據(jù)這些研發(fā)數(shù)據(jù)自動生成項目周期報告，讓項目主管可以隨時了解項目的進度及相關(guān)情況。
企業(yè)樣品的集中管理
每個項目完成后，得到的化合物樣品將自動登錄企業(yè)樣品庫進行管理。通過查詢企業(yè)樣品庫，可以隨時了解企業(yè)曾經(jīng)研發(fā)過哪些化合物。由此方便對新項目的調(diào)研，也方便和客戶進行直接的溝通。另外通過查詢企業(yè)樣品庫，也可以隨時了解樣品的庫存歷史和現(xiàn)狀，對樣品進行跟蹤管理。
化學試劑的集中管理
如果企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫中包括了化學試劑的庫存和采購數(shù)據(jù)庫，Pipeline Pilot能夠在此基礎上對試劑的采購、庫存查詢、申領、配送、貴重/危險試劑跟蹤等各個流程進行支持。由此可以縮短試劑采購、配送周期，讓實驗人員更早開始進行實驗；減少試劑浪費，提高試劑庫存的安全性。
企業(yè)研發(fā)數(shù)據(jù)的集中管理
對于項目跟蹤而言，最難以實現(xiàn)的就是了解項目在實驗室中的進展。而通過Pipeline Pilot，合成化學家可以將每天實驗報告中的研發(fā)數(shù)據(jù)和信息上傳到企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫。然后項目主管可以隨時通過Pipeline Pilot提取項目報告，了解項目最新進展情況。由此也可以加強企業(yè)內(nèi)部的信息溝通和共享。
當合成化學家需要基于反應方法設計組合化學庫時，只需用簡單的繪圖工具定義化學反應，再提交反應物數(shù)據(jù)庫，剩下生成組合庫的工作就完全交給Pipeline Pilot已設計好的工作流程
此流程完成一個酰胺鍵形成反應的設計和相應化合物庫的生成，同時將片段化合物庫中不符合要求的化合物也列表顯示。
Pipeline Pilot靈活的系統(tǒng)架構(gòu)，使得各種協(xié)議和任務能夠方便地跨平臺（Unix/Linux/Windows）運行。通過SOAP，可以把外部的應用程序和數(shù)據(jù)庫無縫連接到Pipeline Pilot的任何數(shù)據(jù)處理協(xié)議中，并通過Client/Server或Browse/Server模式，方便終端客戶的使用。
Pipeline Pilot全球用戶
Pipeline Pilot被廣泛應用于醫(yī)藥、生物技術(shù)、化學和化工等工業(yè)及教育研究部門，在上述領域中具有較大影響的眾多跨國公司及著名研究機構(gòu)（下圖）將Pipeline Pilot用于日常企業(yè)管理和新藥研發(fā)中。
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