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基因测序性能提升5倍,华为云FPGA基因加速方案彰显技术创新能力

文章出处:hth华体会 人气:发表时间:2021-11-25 01:51
本文摘要:近期,华为云联手峰科计算出来(以下全称“峰科”)公布基于FPGA的基因加快云解决方案,该方案使用GATK(TheGenomeAnalysisToolkit)标准分析流程,将仅有基因组测序(WGS)性能提高5倍,比传统模式提高3~5倍,同时测序精度平均99.95%以上,在大幅度延长测序时间的同时构建TCO大幅度减少。基因测序数据分析加快面对的挑战首先,基因测序分析流程BWT+GATK当前被业界普遍接纳,但使用此流程的传统测序方法必须消耗高额算力及存储资源,且耗时较长。

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近期,华为云联手峰科计算出来(以下全称“峰科”)公布基于FPGA的基因加快云解决方案,该方案使用GATK(TheGenomeAnalysisToolkit)标准分析流程,将仅有基因组测序(WGS)性能提高5倍,比传统模式提高3~5倍,同时测序精度平均99.95%以上,在大幅度延长测序时间的同时构建TCO大幅度减少。基因测序数据分析加快面对的挑战首先,基因测序分析流程BWT+GATK当前被业界普遍接纳,但使用此流程的传统测序方法必须消耗高额算力及存储资源,且耗时较长。

其次,针对基因测序中高算力市场需求的smith-waterman,pair-hmm等算法处置,其具备计算出来并行性,不倒数,非规则的存储采访,较低bit操作者等特性,计算出来倚赖点状区域的操作者不会对CPU消耗相当大,性能无法提高。华为云FPGA基因加快解决方案的三大优势为了更佳的解决问题基因测序行业面对的基因组分析标准流程不经济高效,以及横跨有所不同云和硬件(CPUs,FPGAs)加快构建的双重挑战。华为云和峰科计算出来强强联合,合作发售合乎行业标准的GATK加快流程,通过对基因测序数据分析流程展开硬、硬件牵头优化构建末端到末端加快。

华为云FPGA基因加快方案不具备如下优势:首先,华为云获取业界领先的FPGA加快云服务平台,使用业界领先的Xilinx16nmVirtexUltraScale+VU9PFPGA,并针对基因场景发售32核CPU224GB内存1VU9PFPGA和64核CPU448GB内存2VU9PFPGA规格的实例,构建了GATK软件处置流程和FPGA加快流程的极致融合,从而将加快效率提高3~5倍。其次,峰科使用GATK标准分析流程,精准性与GATK标准流程几乎相符,精度平均99.95%以上。

第三,不改动GATK标准流程,可采访加载从完整测序数据到分解vcf文件整个过程中的中间数据,便于科研用户用于核对。1.华为云FPGA基因加快解决方案解析华为云FPGA基因加快解决方案构建峰科的加快IP,为用户获取一种更容易用于,经济实惠的基于FPGA的基因组分析流程加快服务,在该方案中,华为云配有了32核CPU,单个VU9PFPGA的实例。华为云FPGA基因加快解决方案用于GATK最佳方案对种系变异和体细胞变异展开变异检测,将计算出来密集型算法如Smith-Waterman、PairHMM等确认为加快对象。每种算法都经过FPGA内核优化,并且构建CPU-FPGA协同继续执行和资源分配。

如图2右图,用户通过分析应用程序,把每个流程的数据传授给华为云峰科加快平台,平台里的Kestrel运营时管理工具来管理CPU-FPGA协同继续执行和资源分配。利用多线程,I/O优化和拓展用于FPGA加速器,华为云FPGA基因加快服务的基因组学分析流程在确保精准度情况下获取明显的加快。华为云FPGA基因加快方案结构图与GATK最佳用于流程比较称之为,典型的基因测序数据分析流程始自完整FASTQ序列两端读长(paired-endreads),更进一步提供一组经过滤器的变体,对其展开标记以供更进一步分析。

图3叙述了华为云基因加快服务种系变异调用流水线的明确流程,中间面板命令开始的一般来说工作流程,上下分别表明华为云FPGA基因加快方案中的峰科加快流程和GATK最佳用于流程命令构建方式的工作流程。华为云峰科基因加快流程和GATK最佳用于流程对比基于华为云FPGA加快服务,用于FPGA优化加快GATK流程,基因组分析流程可以构建3~5倍速度提高和99.95%以上的准确度。

华为云FPGA基因加快解决方案最慢基因组序列分析标准流程可在一天内已完成5个全基因组或24个整体外显子组分析。PerformancecomparisonforGATK3.8WGSfromAlignmenttoVariantCallingusingHoplotypecallerCloudbasedcomparisonTotal(Hrs.)SpeedupWGS(30X)FalcononHuawei7.464.84xOriginal36.11x录:测试数据用于的是30X的WGS样本,碱基数量103G华为云基因加快服务“0”元体验为了能让更加多的用户体验华为云FPGA加快云服务器,针对基因加快场景,华为云牵头峰科(Falcon)发售“基因加快服务0元体验套餐”,套餐规格为32核CPU224GB内存500GB数据盘5M比特率。


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本文来源:hth华体会-www.handmadehk.com

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