算法的基因组组装方法 提供单位：深圳量旋科技有限公司 量子信息技术应用案例集（2024） 13 一、 应用背景与需求 (一) 行业/应用背景 生物信息学是现代生命科学的核心领域之一，它在理解支撑生 命的复杂生物过程和机制，以及推进医疗保健、农业、环境科学等 方面发挥着至关重要的作用。其中，基因组学研究尤为重要。基因 组是所有生命遗传物质的集合，由 种碱基组成，其 碱基序列信息记录着生命进化的历史。 由于测序技术或测序仪器的内在缺陷，测序读长仍小于基因组 长度，所以除少数基因组较小的 DNA 病毒外，绝大多数基因组仍无 法通过一次测序直接获得全部的序列信息，需要通过高覆盖度测序 和序列组装获得完整的基因组信息。如图 7 所示。 图 7 基因组测序流程 (二) 现状/需求/痛点 自从 20 世纪 70 年代自动化 DNA 测序的发明以来，DNA 技术一直被视为当前最通用的基因组测序技术。但是，二代测序技 术也存在着一些缺点。如读长限制，二代测序平台的读长相对较短， 通常在 75-500 个碱基对。这使得二代测序技术产生的数据量大，需 要的计算资源和存储空间更大。同时，二代测序技术难以解决因为 存在基因重复片段的存在而无法正确进行基因测序的问题。在实际 操作过程中，二代测序技术无法确定重复基因片段的具体位置，从 而导致组装后的基因组长度小于实际的基因组。

2、在科教资源优势突出、产业基础 雄厚的地区，布局一批国家未来产业 技术研究院，加强前沿技术多路径探 索、交叉融合和颠覆性技术供给 3、实施产业跨界融合示范工程，打 造未来技术应用场景，加速形成若干 未来产业 量子信息 基因技术 未来网络 深海空天开发 氢能与储能 政策文件名称 重点布局领域 细分方向 《关于推动未来 产业创新发展的 实施意见》 未来制造 智能制造、生物制造、纳米制造、激光制造、 循环制造等 深空/深海/深地高端装备、深海智能无人平台、 极地探测作业装备等 未来健康 细胞与基因、合成生物、生物育种、新型医疗 服务、高端医疗装备和健康用品等 7 2. 2 2.3 我国重点省市未来产业布局 北京市重点发展方向 上海市重点发展方向 发展方向 发展领域 未来信息 通用人工智能、元宇宙、量子信息等 未来健康 基因技术、脑科学与脑机接口等 未来制造 类人机器人、智慧出行等 未来能源 氢能、新型储能等 《2024年全球未来产业发展指数报告》 9 2. 2 2.5 构建我国未来产业重点赛道目录 10 3 2 11 2. 2 赛迪未来产业研究中心：2025年未来产业十大重点赛道 算力芯片 人形机器人/具身智能 细胞与基因治 疗 通用人工智能 （大模型等） 元宇宙 清洁氢 低空经济/通用航空 商业航天 高级别自动驾驶 新型储能 （固态电池等） 12 赛道 1：通用人工智能（大模型等） 公司 国家 代表性模型

精准分期和病理分型；② 发展集成调控多物理场响应探针材料，为疾病的实时可视化诊疗提供新途径； ③ 建立高特异性智能诊疗探针材料体系，为疾病的靶向精准个性化诊疗提供新策略。未来，将进一步结合 蛋白组学、代谢组学、基因组学等多组学平台研究探针材料的生物分子机制，同时开展探针材料的标准化 研究，从而加速推动精准医学生物探针材料的临床转化应用。 （9）催化降解废弃塑料定向转化制高值化学品 废弃塑料已经造成巨大的 品生产中 的微生物，旨在提升食品的营养价值、风味和安全性。这一技术不局限于传统发酵，还包括基因改造、代 谢调控和人工微生物群落构建等手段，用于提高食品加工效率及功能性食品开发。 主要研究方向有以下几个方面：① 发酵技术创新，通过多菌种共发酵和控制微生物群落结构，提升发 酵食品的口感和功能性；② 基因编辑与合成生物学，应用 CRISPR 等工具定向改造微生物的代谢途径，使 其生产特定功能性成分，如益生元、活性肽、维生素等；③ 微生态调控，利用益生菌调节人体肠道微生物 群，增强免疫力并改善健康；④ 绿色与可持续发展，利用微生物将农业废弃物转化为高营养食品，推动绿 色生产体系的建设，减少资源浪费。 未来，食品微生物技术将向精准优化发展，通过基因组学和蛋白质组学等技术深度解析微生物功能， 实现精准应用；个性化食品将成为趋势，根据个体微生态特征开发定制化功能食品；智能发酵技术结合人 工智能将实现生产过程的优化与控制；同时，绿色微生物技术将进一步整合，助力食品工业的可持续发展

自动生成说明 AI 5G IoT 无人机 生物燃料 Electric 车辆 大数据 太阳能光伏 机器人技术 沼气 & 生物量 绿色 氢气 3D 打印 区块链 技术 风能 基因编辑 集中 太阳能发电 1) 一些提及的技术（或密切相关的技术）将在以下子趋势中详细解释。人工智能和机器人技术将作进一步讨论。 第 5.3 章人类与机器 来源贸发会议 ； 罗兰贝格 当今的前沿技术预计将经历可观的 5.1 罗兰贝格 | 25 手指触摸图形 自动生成说明 IoT 集中式太阳能 的价值 创新 区块链 纳米技术 大数据 一个人的头部轮廓 自动生成说明 5G 生物燃料 电动汽车 基因编辑 机器人技术 机器人和人手的握手 自动生成说明 无人机技术 3D 打印 风能 沼气和生物质 • 虽然这可能看起来违反直觉 ， 今天的 AI 创新 ， 比如那些驾驶 自动驾驶汽车或隐喻 提高可再生能源的效率 • 天基太阳能 小型模块化核反应堆 边疆 技术 代表跨多个领域的 进步的融合 域 ， 每个 标志着全球技术能 力和 driving 变革性变革 • 纳米技术 • 生物技 术 • 基因治疗 5.2 前沿技术 工业 4.0 技术 以下部分对选定的前沿进行了深入分析 技术 5.3 人类与机器 绿色和能源技术 其他技术 介绍的前沿技术概述 在下一节中 技术与创新

升医保运营 效率和风险控制能力。 多模态处理 能力突破医 疗应用边界 医疗场景的数据往往呈现多模态的特点，例如影像、文本、基因数据等。 基因分析效 率呈指数级 增长 全基因组测序数据处理时间从 72 小时压缩至 8 小时，极大地加速了基因分析速度，为精准医疗和基 因治疗发展奠定了基础。 行业深度研究/计算机 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 智能化表格；急诊中的应用：在多发 伤或复合伤场景中，DeepSeek 能优化急救资源分配，如手术室安排、抢救人员调 配，提升急诊成功率。 2）个性化治疗方案优化：DeepSeek 结合患者的基因信息、生活习惯和病史， 推荐精准的药物组合或联合疗法，并实时更新医学指南（如 2024 年 ESC 心衰指 南）；案例：在心衰治疗中，DeepSeek 可提醒医生及时采用新型药物（如 SGLT2 ，节省 80% 以上的文献筛选时间；案例：肿瘤科医生可快速掌握免疫治疗领域的最新趋势，集 中精力设计创新临床研究方案。2）数据分析与科研设计：DeepSeek 支持多源数 据整合分析（如影像、基因、随访数据），并胜任复杂统计学问题（如生存分析、 Meta 分析）；科研设计：模型可推荐研究类型、样本量估算及统计分析方法，优 化设计科学性。3）论文撰写与润色：DeepSeek-R1 模型在逻辑推理和文本生成

大数据集群、大网页搜索引擎和推荐引擎等项目 2011 年晋升 T4 专家工程师，为腾讯最年轻技术专家 2013 年晋升腾讯搜索 AGM ，为腾讯最年轻 AGM 中国科学技术大学硕士 AI 领域顶级配置团队，兼具技术和市场基因 原搜狐集团高级经理 2004 年入职搜狐，负责北京奥运会官方网站、搜狗 输入 法、搜狐视频、搜狐新闻的市场推广 清华大学 EMBA 王强 销售负责人 原腾讯搜索部门产品技术总监 2008 AI 技术和市场营销的基因 汇聚清华、北大、哥大、卡内基梅隆、密歇根、新加坡国立、中科大、港理工、港科大学等名校博士和硕士，优秀的 AI 研究和突破能力 团队成员曾在 AI 领域主流刊物发表数十篇学术论文，入选 ESI 高引论文 Top1% ，已申请或已授权 AI 领域相关专利近 40 项 ， 团队水平时刻 保留在 行业前沿 AI 领域顶级配置团队，兼具技术和市场基因 70% 研发力 量

农业大数据的类型 1984 年，由 NIH 创办的基因数据库（ GenBank ）； 截止 2011 年 4 月，在传统数据存储区，共有 1.35 亿条 序 列 记 录 ， 包 含 1265 亿 个 碱 基 对 ； 在 WGS （ Whole Genome Shotgun ）分区内包含 1914 亿个碱基对， 6272 万 个基因组序列。 全部数据若是装订成册，将载满 700 多辆卡车。

元宇宙 第四代半导体 新型显示材料 基因与细胞 人形机器人 6G 算力芯片 商业航天 先进计算 数字 技术 实数 融合 数据 要素 基础数字技术持续创新 数字技术融合集成加速 数字技术体系化创新 融入全产业领域、全生命周期 赋能劳动力、资本等传统要素 催生新产业新模式新业态 数字基因加速植入企业组织 数字产业成为明星产业部门 产业数字化孕育发展新动能 引领 科技革命 性突破 释放 数据要素 创新性配 置作用 推动 产业深度 转型升级 数 字 经 济 新 质

生物技术 1. 基因编辑技术在农业育种、疾病治疗等领域的应用进一步拓展， 有望实现更精准的基因改造和治疗方案。 2. 生物制药技术持续创 新 ， 单克隆抗体、细胞治疗、基因治疗等 新 型 药物研 发取 得更多突破，提高疾病治疗效果。 3. 合成生物学在材料、能源、环保等领域的应用逐渐成熟，通过 生物合成的方式生产新 型 材料和能源。 1. 在农业、医疗等相关领域的企业，可以借助基因编辑和生物 制 制药技术，提升产品和服务质量。比如农业企业利用基因编辑 培育更优质、抗逆性 更强的 农作物品种；医疗企业参与 新 型 药 物研 发 和生产。 2. 为企业开拓新 的业务 领域提供机遇，如涉足合成生物学相关 产业，开发新 型生 物材料、生物能源等产品，培育新 的经济 增 长点。 绿色技术 1. 可再生能源技术不断革新 ， 太阳能、风能、水能、氢能等的发 电效率和储能技术持续提升，降低能源成本。 工业机器 人密度达 392 台 / 万人（接近德国水平） 长三角聚焦航空航天产业链，珠三角打造机器人产业 带，京津冀布局高端医疗器械集群 4. 生物医药与健康 创 新 药研 发 、高端医疗器械、基因 技术、中医药现代化 百济神州泽布替尼获 FDA 批准，药明康德为全球最大医药研 发 外包服务商，新冠疫苗出口覆盖 120 余国 海南博鳌乐城试点特许药械进口，长三角 G60 科创 走廊共建产业联盟

电力公司具体运营。 其中，400kW 天然气冷热电三联供系统（CCHP）、588kW 地源 / 空气源热泵、 680kW 蓄冷 / 热系统为华大基因、正大制药及海尔工业智能研究院解决冷热负荷需求； 2 套 250kWh/250kW 储能系统满足华大基因 500kW 重要负荷独立供电 1h 要求； 1.78MW 光伏发电系统为项目提供部分用电电源，提高工程可再生能源利用率；1MWh 储能虚拟同步机提供系统离网时负荷支撑能力； 划园区企业冷、热、电负荷需求快速增长，建立区域能源综合管控运营服务示范中心， 为中德生态园华大基因、正大制药、海尔工业智能研究院等企业提供电能监测及用能综 合服务。但是园区产业规划调整，园区路网规划调整，以及示范项目交付等原因，示范 项目原定的用能综合服务目标没有顺利实现。例如，尽管与华大基因三期项目签订了 750 伏直流供电协议和供热供冷协议，由于建设进度、路径建设调整等原因，示范项目