中国科学院天津工业生物技术研究所（TIBCAS）是一家从事工业生物技术研发的科研机构，由中国科学院和天津市人民政府共建。2019年，由 TIBCAS 牵头建设的国家合成生物技术创新中心正式启动建设，生物设计中心是其重要的平台实验室之一。从创立之初，生物设计中心就在探索一种不同于传统实验室的研发新模式，以数据和算法为核心，通过构建生物技术和信息技术相结合（BT+IT）的技术体系，在未来将菌种设计构建的主要工作交由计算机完成。

自2019年 TIBCAS 就开始和亚马逊云科技共同探索，如何通过云计算助力 TIBCAS 在菌种计算设计和业务关联数据存储检索方面的创新。借助亚马逊云科技丰富的 Serverless 服务和图数据库 Amazon Neptune 技术，TIBCAS 构建了高通量编辑序列设计云平台 AutoESD 和完整的大肠杆菌调控知识图谱 ERMer，大幅提升一线研究人员的研发效率。

TIBCAS 之所以选择与亚马逊云科技合作，一是亚马逊云科技针对科研领域提供了具有行业深度的解决方案，在云服务上能够满足不同业务场景的需求，并具备典型的成功案例，同时，亚马逊云科技有丰富工业生物行业经验，能够理解 TIBCAS 行业应用场景，并提供有深度的指导意见；二是亚马逊云科技 Serverless 技术成熟，多项创新托管服务极大简化了行业应用创新难度；三是亚马逊云科技专业服务团队提供全生命周期技术支持，能加速项目落地；四是通过亚马逊云科技创新研究资助计划，可以对 TIBCAS 科研项目提供支持。

亚马逊云科技的多项服务，助力 TIBCAS 实现行业应用创新。Serverless 服务轻量化且易于使用，与生物工程真实的业务场景结合，能更便捷地实现复杂的工作流编排和异常处理，提供轻量化且足够弹性的算力需求，能够进行模块化封装和复用的组件等需求。为此，TIBCAS 通过对遗传操作技术的模块化解构与标准化处理，结合亚马逊云科技提供的 Serverless 服务，实现了全流程、自动化和高通量的编辑序列设计，开发出云平台 AutoESD。该平台支持多种基于筛选标记的同源重组技术变种，理论上支持所有基因组序列已知的微生物，并可以在单批次任务中处理针对不同目标序列（CDS 或基因间区域）的多种类型的遗传操作（敲除、插入和替换）。

此外，TIBCAS 开发的 IMODB、BioTools 等工具也采用同样的底层架构，由Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 和 Amazon DynamoDB 分别为静态资源和动态资源的存储提供支持， Amazon API Gateway 实现 API 接口，后端通过 Amazon Lambda 和 Amazon Batch 来承载不同算力需求的任务，Amazon Step Functions 能够帮助工程师更好的管理序列设计工作流，以及处理工作流中复杂的任务依赖关系。在部署上，基础架构部分都通过 CDK 完成基础架构代码化，能够实现自动化部署和版本管理，在业务层面如页面前端、后端复杂计算过程，通过 CI/CD 实现自动化集成和部署。

在“开发核心数据库”时，TIBCAS 联合亚马逊云科技针对微生物领域真实业务场景需求，基于 Amazon Neptune 图数据库、无服务器架构和图形可视化引擎，设计出一款存储和分析高连接数据的新框架，实现了有效的交互式检索和可视化，该框架具有很好的通用性和扩展性，可以非常方便地延伸到生物学多个应用领域和物种的研究中。利用该框架，TIBCAS 开发了目前第一个基于图数据库的大肠杆菌调控知识图谱 ERMer。ERMer 实现了多种复杂调控级联或模式的快速检索和可视化，让科研人员能够以交互式、无需编程的方法探索完整的大肠杆菌调控图谱。

TIBCAS 通过亚马逊云科技提供的多项创新托管服务，尤其是 Serverless 服务和架构优化，在流量峰值、访问稳定、成本优化和运维简化等方面都取得了令人满意的成效，极大地简化了行业应用创新与发展的难度，加速了通过数字化能力对合成生物学的推动。

未来，TIBCAS 希望基于亚马逊云科技先进的服务技术和能力，进一步助力研究所在合成生物领域的科研探索，如进一步通过 AI、量子计算等服务开展科研创新等。此外，也期望依托于亚马逊云科技的全球科研领域辐射能力，提升 TIBCAS 国际影响力，为世界各国的合成生物学科研工作者提供最优质的服务。