GPU加速:提升局部序列比对的统计显著性计算

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本文是一篇研究论文,标题为“通过获取GPU的功能来加速局部统计的成对统计显着性估计”,发表于2011年的IEEE国际计算生物学与医学科学会议(ICCABS)。作者包括Yuhong Zhang、Sanchit Misra等人,他们探讨了在生物信息学领域广泛应用的序列比对中,如何利用GPU(图形处理器)的强大性能来提升pairwise statistical significance estimation(成对统计显著性估计)的计算效率。 在生物信息学任务中,精确地识别相关序列是至关重要的,这通常涉及到对大量数据进行复杂的分析。然而,传统的pairwise statistical significance estimation不仅计算量大,而且对硬件资源的需求较高,这对系统的性能和可扩展性构成了挑战。为了克服这一问题,研究人员提出了一种创新的方法,即通过GPU的并行计算能力来加速这个过程。 论文的核心内容是开发了一种基于GPU的算法实现,该算法利用标准替换矩阵来估计局部序列比对的统计显著性。他们着重研究了算法的数据访问模式,发现通过将数据组织成连续的块,可以在GPU的全局内存中实现高效的并发读取,从而提高GPU的利用率(occupancy),即同时执行的线程数量。这种方法允许同时处理大量的计算任务,显著提升了整体的计算速度和并行性能。 此外,论文可能还讨论了GPU的优势,比如其并行计算架构、高速内存以及大规模并行处理的能力,这些特性使得它成为处理高数据密集型任务的理想选择。通过这种GPU加速策略,作者旨在解决生物信息学中的性能瓶颈,使得本地序列比对的统计显著性估计变得更加高效,对于大规模生物数据库的分析和挖掘具有实际意义。 这篇论文不仅提供了技术上的解决方案,还展示了如何将GPU技术应用于生物信息学的实践,为未来在高性能计算环境中进行生物序列分析提供了新的思路和方法。