EMBION

EMBION: Platform til Det Danske Nationale Cryo-EM Facility

Projektet

EMBION er det Danske Nationale Cryo-EM Facility ved Aarhus Universitet, etableret i 2018 med et tilskud på 30,8 millioner DKK fra Undervisnings- og Forskningsministeriet. Faciliteten repræsenterer en betydelig fremgang inden for kryogen elektronmikroskopi (cryo-EM) forskningsinfrastruktur i Danmark, der muliggør højopløselig dataindsamling fra forskellige prøver, herunder proteinmolekyler, makromolekylære komplekser og celler.

Vores Tilgang

Vi samarbejdede med EMBION-teamet om at skabe en omfattende digital platform, der understøtter facilitetens avancerede forskningskapaciteter. Vores løsning inkluderede:

• Et sofistikeret bookingsystem til styring af adgang til flere højteknologiske elektronmikroskoper
• Realtids datasporing og styringssystem
• Tilpassede formularer til struktureret videnskabelig dataindsamling
• Integration med forskningsarbejdsgange og eksisterende universitetsystemer
• Multi-platform understøttelse (web, mobil og desktop applikationer)
• Sikker opbevaring og styring af følsomme forskningsdata

Teknisk Implementering

Platformen blev bygget med moderne teknologier for at sikre pålidelighed og skalerbarhed:

Teknologistak

EMBION-platformen blev udviklet med en robust, moderne teknologistak:

• Frontend: Flutter til tværs-platform applikationer

  • Enkelt kodebase til web, iOS og Android applikationer
  • Rig, responsiv brugergrænseflade med native ydeevne
  • Offline-funktionalitet til uafbrudt dataindsamling

• Backend: Golang (Go) til serverimplementeringen

  • Høj ydeevne, samtidig håndtering af anmodninger
  • Fremragende hukommelsesstyring til ressourcekrævende operationer
  • Typesikkerhed og pålidelighed til kritiske forskningsapplikationer

• API Arkitektur: gRPC til effektiv kommunikation

  • Stærkt typede kontrakter mellem klient og server
  • Effektiv binær serialisering til store videnskabelige datasæt
  • Tovejs streaming til realtids overvågning af eksperimenter

• Deployment: Kubernetes til orkestrering

  • Skalerbar infrastruktur til at håndtere varierende forskningsbelastning
  • Høj tilgængelighed til kritiske forskningsoperationer
  • Automatiseret udrulning og tilbagerulning til problemfri opdateringer
  • Ressourceisolation til sikkerhed og ydeevne

Denne teknologistak blev specifikt valgt for at imødekomme de unikke krav fra et videnskabeligt forskningsfacilitet. Flutter gør det muligt for forskere at tilgå platformen fra enhver enhed med en konsistent oplevelse. Golang leverer den nødvendige ydeevne og pålidelighed til behandling af store datasæt. gRPC letter effektiv kommunikation mellem mikroskoper, servere og klientapplikationer. Endelig sikrer Kubernetes, at platformen forbliver tilgængelig og ydeevnefuld selv under perioder med høj forskningsaktivitet.

Integration med Elektronmikroskoper

Systemet integrerer med flere elektronmikroskoper, herunder:

• Titan Krios G3i (300 keV)
• Titan Krios 300 kV TEM
• Aquilos 2 Cryo FIB
• Tecnai Spirit 120 kV TEM
• Versa 3D Focused Ion Beam SEM
• Nova NanoSEM

Resultater

EMBION-platformen har væsentligt forbedret forskningskapaciteterne ved Aarhus Universitet:

• Strømlinet adgang til state-of-the-art cryo-EM udstyr
• Standardiseret dataindsamling på tværs af forskningsprojekter
• Forbedret samarbejde mellem forskere
• Forbedret datasikkerhed og backup-funktionalitet
• Realtids overvågning af eksperimenter
• Forenklet ansøgningsproces til mikroskoptid
• Integration med internationale forskningsprogrammer (iNEXT Discovery)

Kunde Udtalelse

"Den digitale platform udviklet til EMBION har transformeret, hvordan vi styrer vores cryo-EM facilitet. Den er blevet et essentielt værktøj for vores forskere, der muliggør effektiv planlægning, dataindsamling og analyse. Systemets fleksibilitet og pålidelighed har gjort det til et hjørnesten i vores forskningsinfrastruktur."

— Thomas Boesen, Cryo-EM Facility Manager

Platformen fortsætter med at udvikle sig med nye funktioner og kapaciteter, der understøtter facilitetens mission om at fremme strukturel biologiforskning i Danmark og ud over. Projektet repræsenterer et vellykket samarbejde mellem videnskabelig forskning og digital innovation, der demonstrerer, hvordan teknologi kan forbedre avancerede videnskabelige faciliteter.