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发表于 2011-12-15 14:28:33
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  2011 年亚洲 GPU 技术大会 (GTC Asia2011)20111214号在中国北京的国家会议中心如期举行。 GPU 技术大会让全世界的人们不仅能够更加深入地了解 GPU 计算与可视化,而且可以认识到它们在未来科学以及技术创新等方面的重要性。
  在大会第二天关于生命科学及基因组领域的专题讲座中,来自华大基因的王丙强博士与大家分享了《华大基因应用GPU加速生命科学研究》,华大基因是NVIDIA的重要合作伙伴。华大基因成立于1999年,成立之初是为了完成国际人类基因组计划 1% 项目。随后的一系列研究项目奠定了华大基因在基因组科学领域的全球领先地位。它的建立是作为一个世界级的研究机构,它开发了许多全球范围内使用的最流行的生物信息学应用。
  王博士首先简要介绍了从DNA双螺旋结构的发现到sanger测序再到高通量(二代)测序的历史。紧接着阐述了高通量测序技术在基因组从头测序和重测序中的应用,并介绍了华大基因的Bin mapRAD的技术;同时对华大基因的蛋白服务做了简要的介绍。
  王博士介绍道,DNA双螺旋结构测序被数字化后,用大量的计算研究来发现生命的奥秘现在变得更为可行。由于产生了大量的数据,如何有效地处理,分析以及存储这些数据成为一个重大的挑战。通过整合现有的开放代码源GPU加速生物信息学工具,华大基因研究人员能够以更低的成本和更高产量完成他们的分析。与此同时,一些必不可少的工具也发展起来,包括校直和变异检测。与传统的方法相比,GPU加速一般能达到10- 50倍的速度提升。
  将测序仪产生的短DNA序列与现有的参考基因组序列进行比较。通过 GPU 加速,SOAP3 比对程序在数十秒内即可在每一百万次解码中找出三个不匹配的比对,而未实现 GPU 加速时,该过程需要耗时数分钟之久。为了对比之前已定序和研究过的基因组,研究人员需要对单个基因组进行测序和拼装。这种加速意味着,可以快速执行单个基因组的测序分析,以了解潜在的未来疾病状态和治疗方法。
  华大基因不断开发新的算法,紧密跟踪GPU计算等先进技术,在提高计算能力的同时降低功耗,力图做到绿色高效能计算,王丙强表示:“我们正淹没在高通量测序仪每天所产生的基因数据当中。由于基因组分析应用程序实现了 GPU 加速,因此我们的科学家能够以史无前例的速度完成对这些数据的处理,深入了解细菌、植物以及人类的基因奥秘。它让专业的研究人员以及医疗工作者能够找出行之有效且负担得起的个性化药物以及治疗方法。”
  华大基因还与超算天津中心“天河一号”展开合作,借助超算的巨大计算能力,将大大缩短基因检测信息分析时间。

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