震撼!华大LUSH基因序列比对加速工具集再次突破计算极限!

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 2017年5月  ,19岁世界人人围棋第他他一他一个人柯洁九段在和AlphaGo的围棋终极人机大战以0:3完败  ,以外是人类自身顶尖高手与这台机器二者之二者之间实际上一一两次较量  ,同年10月 《Nature》杂志发表了已超它所有方式多实际上版本的AlphaGo Zero。过一重大成效向世界人展示了组织建立 系统中来于 学无法完成 复杂工作任务更是如此如此这 ,而其背后所说明以外运算能力全面  ,是计算机科学的分支市场领域--高能计算(High Performance Computing) ,虽然际应用更是如此他成 了目前我国综合整体实力的体现  ,更给当地人的日常尽管尽管带来冲击来冲击了变动自己 ,到目前该技术方面已在航空航天、核试验模拟、天气预报、人的生命科学、高新制造(汽车、电子)等市场领域重大成效了广泛应用。

以人的生命科学市场领域举例  ,日益人的生命遗传密码(基因组)的日益破解 ,人的生老病死过一复杂事是真真正正用数字化的依靠具体数据分析呈现 ,以期无法完成 疾病的精准数据分析、诊断和药物治疗  ,让当地人远离传感染疾病、防控出生缺陷、肿瘤和心脑血管疾病  ,大大大幅提升人均预期寿命  ,并大幅度大大大幅提升社会需要卫生负担。

二十年来  ,他他一他一个人的全基因组测序的成本以“超摩尔定律”的速度快 下降  ,而高能计算在测序数据结果数据分析方向上的应用也突然发生了翻天覆地的变动自己。到目前世界人主流的基因组测序数据结果数据分析工具是Broad Institute开发的免费开源工具集GATK(Genome Analysis Toolkit)  ,该项人的生命科学市场领域公认的最佳以外工作流程无法完成 的这人的全基因组(Whole Genome Sequencing  ,WGS)30X数据结果数据分析真真正正1800分钟。深耕于基因组学20多年的华大基因在基因组高能计算市场领域赢得突破进展  ,于日大获无法完成 6分钟无法完成 30X WGS全流程的数据分析工作任务 ,相较于GATK基础标准计算时长提速300倍。

参照 NIH公布的最新资料  ,日益测序技术方面的整体发展  ,测序成本以超摩尔定律下

https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/DNA-Sequencing-Costs-Data

6分钟无法完成 30X WGS工作任务是由华大基因自主研发的LUSH工具集无法完成 的  ,打破了该相应软件在2020年1月创造的15分钟极限速度快 。中不不黑科技也是设计方式方式了全和新底层架构设计方式方式  ,提供全面了两个基础中央直接处理器和图形直接处理器相两者结合实施基因数据结果数据分析的高能速度快 方案  ,在大大大幅提升集群计算资源消耗、大大大幅提升检出速度快 的更是如此 ,无法完成 了全程自动化、重要信息化  ,有记录可回溯 ,真真正正会会更好用于精准医学的应用场景。

LUSH工具集速度快 的和新底层架构逻辑

LUSH工具集提供全面过有一种“CPU+GPU”的高并行软硬件无法解决 方案  ,两个基础经典流程中不相应软件模块BWA、SAMTOOLS和GATK  ,依靠GPU的通用运算技术方面 ,实施计算引擎和速度快 引擎的和新架构设计方式方式  ,无法完成 算法优化和并行化直接处理 ,并两者结合华大自主研发的超高通量测序仪 ,无法完成 碱基数据结果流的超高速数据分析 ,实际上赢得准确的数据分析实际上。

LUSH工具集速度快 流程示意图

也是虽然人的生命数字化进程真真正正严谨的科学人的精神  ,而其应用场景更是如此如此体的这精准医疗、健康管理等与人类自身健康拥有息息相应的市场领域  ,的这各在不同于以外高能计算市场领域  ,基因组数据结果数据分析对精度有极高的实际上要求。而虽然高能和准确并实际上实际上兼得 ,数据结果范围扩大、分布和浮点精度、峰值能和内存拥有很大影响算法的会选择  ,更是如此如此涉及到之一最优解和似解的算法的这大相径庭。LUSH工具集也是实施在经典流程算法的两个基础上依靠了其和新设计方式方式的底层架构有待大大减少了中间部分实际上的读写  ,并依靠CPU无法完成 基因数据分析工作任务的智能分发  ,依靠GPU数千计算核心无法完成 百万工作任务的极速并行直接处理  ,更是如此无法解决 了经典流程计算密度较高、频繁地存储器访问等无法解决  ,多次反复测试其基础标准品的准确实际上与经典流程一致  ,已超99.86%  ,尽管尽管其真真正正在计算实际上的准确与极速上得以衡。

更优越的能、更低的成本和更高效的检出是所有方式多高能计算应用市场领域的研发追求实现目标 。对速度快 组件的仍会持续研发来于 对速度快 无止境的追求  ,正如两两部手机芯片整体行业的整体发展是日益移动端实际需求的旺盛  ,技术方面才得以日益地迭代和进步。从基因组学两个基础系统研究到临床系统研究及应用  ,无法完成 测序工具的自主可控的更是如此也真真正正无法完成 数学方式多上把自主研发 ,而不虽然追求芯片的底层下潜开发。对后者是无止境的追求  ,而实际上前者的实际上可控还要无法完成 从跟随模仿到实际上超越更是如此如此这  ,从核心算法的研发上助力目前我国精准医疗自主可控的整体发展进程。



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