Zobacz DNA za pomocą procesorów graficznych NVIDIA Tesla

Firma NVIDIA poinformowała dziś, iż BGI, największy instytut genomiki na świecie, znacznie skrócił czas niezbędny do analizowania szeregów informacji sekwencjonowania łańcuchów DNA – z czterech dni do sześciu godzin – stosując farmę serwerów wyposażonych w procesory graficzne Tesla™ firmy NVIDIA®.

 

Osiągnięte przyśpieszenie zostało uznane za niezbędny krok w działaniach zmierzających do wypracowania ekonomicznych metod określania chemicznych komponentów molekuł DNA. Jest to bardzo ważne dla branży genomiki, która założyła próg docelowy wynoszący 1000 USD za genom – kiedy uda się obniżyć koszty do tego poziomu, genomika będzie nadawać się do stosowania w diagnostyce klinicznej, jako praktyczny element opieki medycznej pacjentów.

„Toniemy w informacjach o genomach, które są tworzone każdego dnia przez nasze wysokowydajne maszyny sekwencjonujące,” twierdzi Dr Bingqiang Wang, dyrektor ds. obliczeń wielkoskalowych w BGI. „Akceleracja naszych aplikacji do analizy genomów za pomocą procesorów graficznych skutkuje przyśpieszeniem działań przetwarzania danych i zwiększeniem prędkości, z jaką poznajemy tajniki bakterii, roślin i samych ludzi. Dzięki tym badaniom, badacze i profesjonaliści z branży opieki zdrowotnej będą w stanie stworzyć skuteczne i niedrogie leki oraz terapie dostosowane do konkretnego pacjenta”.

Badacze oraz naukowcy współpracujący z BGI stworzyli trzy aplikacje do analizy danych genomów, które wykorzystują akcelerację zapewnioną przez procesory graficzne Tesla firmy NVIDIA:

• SOAP3 aligner – Dopasowuje krótkie odczyty z maszyny sekwencyjnej do istniejących, referencyjnych sekwencji genomów. Dzięki akceleracji na procesorach graficznych, program SOAP3 może odnaleźć wszystkie trzy nieprawidłowe sparowania dopasowań w ciągu kilkudziesięciu sekund dla każdego miliona odczytów. To samo zadanie wykonywane bez akceleracji trwało do kilkudziesięciu minut. Dzięki temu przyśpieszono zadania sekwencjonowania i składania poszczególnych genomów w celu porównania ich z poprzednio utworzonymi sekwencjami, co pozwala uzyskać wzgląd w przyszłe potencjalne stadia rozwoju chorób i ułatwia tworzenie terapii.
• GSNP (wykrywanie SNP) – Akcelerowana przez procesory graficzne wersja popularnego oprogramowania SOAPsnp, które służy do wykrywania odmian polimorfizmu pojedynczego nukleotydu (SNP) w ciągu DNA danego genomu. Stosowanie odmian SNP w ciągach DNA umożliwia badanie różnorodności rozwoju chorób u poszczególnych osób, oraz ich reakcji na bakterie, wirusy i leki.
• GAMA (narzędzie genotypowania w wysokiej rozdzielczości) – Służy do wyszukiwania rozkładu występowania lub częstotliwości konkretnych odmian genów w danym zestawie, takich jak kolor oczu lub podatność na raka prostaty.

„Jedynym sposobem, w jaki nauka może osiągnąć próg cenowy 1000 USD za przetworzenie jednego genomu, jest zastosowanie technologii przyśpieszających i ułatwiających analizy łańcuchów DNA, które uczynią je bardziej opłacalnymi”, twierdzi Sumit Gupta, dyrektor produktów Tesla w firmie NVIDIA. „Obliczenia na procesorach graficznych zapewniają naukowcom rewolucyjny wzrost wydajności aplikacji badawczych, który może pomóc w zmniejszeniu kosztów i złożoności wszystkich rodzajów kluczowych badań.”

BGI prowadzi przełomowe prace nad sekwencjonowaniem genomów wielu form życia, od roślin, przez bakterie E.coli, po pandy królewskie, tworząc lepsze leki, usprawniając skuteczność opieki medycznej i rozwijając genetycznie zmodyfikowaną żywność. Wydajność sekwencjonowania BGI niedługo przekroczy 700 000 genomów ludzkich rocznie, co stanowi ogromny wzrost wydajności względem pierwszych prac na tym polu – sekwencjonowanie pierwszego genomu zajęło bowiem 13 lat.

Procesory graficzne Tesla to masowo równoległe akceleratory oparte na architekturze CUDA® firmy NVIDIA przeznaczonej do obliczeń równoległych. Programiści aplikacji mogą przyśpieszyć swoje programy, stosując języki CUDA C, CUDA C++, CUDA Fortran lub proste, łatwe w użytku kompilatory wykorzystujące dyrektywy.

Więcej informacji na temat BGI można znaleźć na stronie internetowej BGI. Więcej informacji na temat procesorów graficznych Tesla można znaleźć na stronie internetowej Tesla. Więcej informacji na temat architektury CUDA można znaleźć na stronie internetowejCUDA.

Więcej wiadomości na temat firmy NVIDIA, informacji o samej firmie i jej produktach, obrazy i pliki wideo oraz inne informacje można znaleźć w dziale prasowym NVIDIA.