岭南师范学院 · 生命科学与技术学院  |  2026 年度“人工智能+”虚拟仿真实验教学项目 返回个人主页 | 项目负责人:许乐乐
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人工智能+虚拟细胞的构建
VIRTUAL CELL CONSTRUCTION · AI + VIRTUAL SIMULATION
TECHNICAL PATH

技术路径与流程设计

技术路径覆盖从原始数据接入到教学评价输出的完整链路,每一段的输出都是下一段的可校验输入。

图 4  技术路径与流程设计意图
技术路径与流程设计意图
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ARCHITECTURE

系统架构

前端表现层

HTML5 网页界面,承担实验交互与结果可视化;支持 Chrome、Edge、Firefox 等主流浏览器,无需安装插件;分辨率 1920×1080 自适应,支持移动端访问。

应用服务层

负责任务调度、过程记录与赋分评价;全程记录操作日志、方案迭代轨迹与预测表现,自动生成过程性评分与能力画像。

模型服务层 / 数据层

模型服务层承担预训练细胞基础模型的推理、微调与评测;数据资源层维护百万级人类单细胞参考图谱、扰动评测数据集与知识库。

共享与接口层

按照《“人工智能+”虚拟仿真实验教学项目技术接口规范(2026 版)》设计,用于与国家虚拟仿真实验教学课程共享平台进行数据联通;实际联通状态以联调测试和运行记录为准。

STACK

主要研发技术与运行环境

指标内容
开发技术二维动画、HTML5、预训练细胞基础模型推理服务
开发工具Python、PyTorch、FastAPI
操作系统Ubuntu 22.04(Linux)
数据库MySQL
服务器CPU 16 核、内存 64 GB、磁盘 2000 GB、显存 24 GB、GPU:NVIDIA A10(单卡);模型服务与应用服务同机部署(共 1 台)
云渲染不支持(无需云渲染)
指标内容
响应时间模型推理单步响应时间秒级(不超过 5 秒)
并发能力支持 40—60 人(1—2 个教学班)同时在线并发操作
显示网页分辨率 1920×1080 自适应显示
可用性系统可用性不低于 99%;学生操作数据全程留痕、可回溯查询
带宽要求下行带宽不低于 2 Mbps 即可流畅操作;平台提供在线带宽自检
客户端要求Windows 10/11、macOS 12 及以上;普通机房计算机(主频 2.0 GHz、内存 4 GB)即可,无需独立显卡
MODEL & DATA

数据基础与算法逻辑

为保证教学期内同一任务可复现,平台对模型版本、数据与随机种子进行了固定并在“模型卡 / 数据卡”页面公布。

模模型侧

预训练细胞基础模型基于百万级人类单细胞参考图谱,以掩码建模自监督任务训练,学到基因共表达规律与细胞类型特征;底座采用开源预训练细胞模型的教学轻量化部署。模型名称与版本、权重校验值、默认参数与随机种子均在平台“模型卡”页面公布并固定教学版本。

数数据侧

各数据集的登录号、版本、样本清单、使用许可与预处理流程在“数据卡”页面公布;扰动评测数据取自公开的 Perturb-seq 高通量基因扰动测序数据集,核心评测目标为基因扰动响应预测。

评评测设计

测试集按扰动基因留一法划分并冻结,仅在最终评测使用,不参与训练、微调与参数选择;归一化、高变基因选择与批次校正等数据驱动步骤仅在训练数据上拟合,避免信息泄漏。

界输出边界

药物扰动模拟为拓展演示,其输出仅用于学习虚拟筛选流程并形成待验证假设,不作为研发依据;参数提示基于质控通行参考区间的规则引擎,答疑与解释均以知识库文献为依据并标注来源。

SECURITY

网络安全与合规

项目说明
网站备案已完成 ICP 备案,备案号:粤ICP备2026127462号(备案主体:岭南师范学院)
等级保护定级备案备案主体为项目所属学校(岭南师范学院);定级备案与测评结论以随申报材料提交的正式证明为准
等保测评待完成(按项目进度推进)
数据使用规范平台提示数据使用规范,学生须登记数据来源与使用许可;引导学生批判性使用模型结果
平台接口联通按《“人工智能+”虚拟仿真实验教学项目技术接口规范(2026 版)》设计共享与接口层,用于与国家虚拟仿真实验教学课程共享平台进行数据联通;实际联通状态以联调测试和运行记录为准
知识产权项目所属学校对本实验项目的一切资源享有著作权(软件著作权登记推进中)