2015-01-22
NVIDIA Tesla GPU 加速運算平台
揭開人類基因組的神秘面紗
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: 業界資訊 繪圖卡 NVIDIA

皮膚細胞、肺部細胞或是肌肉細胞裡的基因,要如何開啟它們所需的功能呢?研究人員在 NVIDIA Tesla GPU 的輔助下,使用 GPU 加速器的 Tesla 加速運算平台及相關軟體,揭開了基因組的神秘面紗。

 

每個人及地球上所有生物發展身體各項機能所需的資訊,全都蘊藏在我們的基因組裡。基因「說明書」裡約有 30 億個 DNA 基本配對,包括所有人體機能運作、成長、對抗疾病及進行各種動作所需的資訊。人體每個細胞裡的基因組雖相同,各種細胞需要同中求異,才能發揮其特長。

 

日文「折り紙」( origami )一字源於「折り」(折疊之意), kami 則是「紙」的意思,而技巧高超的藝術家可以將平面的紙折成立體的鶴、花或是武士。將人類基因組進行折疊也如折紙般能開啟不同的樣貌與功能。來自貝勒醫學院、萊斯大學、麻省理工學院及哈佛大學的研究人員使用 NVIDIA GPU 首度以極為詳細的方式顯示人類基因組的折疊方式。

 

他們為整個折疊基因組建立首個高解析度 3D 立體圖,他們發現基因組僅憑著幾個基本的折疊即發揮神奇的生物魔力,其中包括所謂的「 3D 迴圈」。

 

NVIDIA

 

由貝勒醫學院基因學、萊斯大學電腦科學計算機應用數學助理教授的團隊發現,人類基因組折成約 10,000 個廻圈,細胞核裡的基因組折疊起時,使得兩個距離遙遠的 DNA 會接觸在一起。這些迴圈及其它基因組折疊模式是基因調節的基礎,將基因組折疊成不同形狀就能開關基因的功能,進而讓細胞產生出多種機能。

 

研究團隊使用高性能電腦叢集與特別撰寫的演算法,以分析龐大的基因數據,而團隊很快就發現 CPU 沒有勝任工作的能力。

 

NVIDIA

 

貝勒醫學院基因組架構中心研究人員 Suhas Rao 指出,一般電腦 CPU 無法用於迴圈偵測的工作,他們得使用研究人員通常用於繪製電腦圖形的 GPU 來找出迴圈。研究人員使用 GPU 就能詳細研究迴圈和基因折疊的過程,而這個精細的程度是過去所不及的。這些新的資訊讓研究人員更能掌握細胞機能,還能開發出治療癌症和其它棘手病症的嶄新方式。

 

更多有關 GPU 技術如何推動科學創新與發現的改造能力,請留意 NVIDIA 在 2015 年 3 月 17-20 日於加州聖荷西舉辦的 GTC 2015 活動,各界的研究人員將分享他們使用 GPU 進行突破性研究的心得。

 

GTC 2015

 

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