ゲノム解析

FPGA が加速するゲノム解析

インテル® プログラマブル・アクセラレーション・カード (インテル® Arria® 10 GX FPGA 搭載版) 向けインテル® アクセラレーション・スタック (インテル® Xeon® CPU & FPGA 対応) が登場しました。

概要

業界における課題

ゲノム配列解析とは、ゲノムの遺伝子配列を解析し、それをマップとして作成する作業です。この作業は、医療における技術革新、個別化医療に加え、希少遺伝性疾患の診断および治療にとっての基礎となります。ヒトゲノムには約 30 億の塩基対があり、これは膨大なデータ量に相当します。医療業界は現在、個別化医療へと進化しつつあります。その実現には、より高度な処理能力、ストレージ容量、ネットワーク帯域幅を備えたハードウェアが必要になります。患者 1 人当たり約 90 ギガバイトという大規模なゲノム・データ・セット量を聞けば、ゲノム解析にとってコンピューティングおよびスピードへの要求がいかに高いかを想像できるでしょう。

十分なデータ抽出および処理のためには、データベースは現在のアーキテクチャーの制限を超えて拡張する必要があります。業界の進化に連れて拡大するパフォーマンス需要に対応するためには、スケーラブルなソフトウェアおよびハードウェア・リソースが必要になります。コンピューティング能力が高まれば、ハードウェア・コンポーネントの点数も増え、コスト高につながっていたため、コストも懸念されます。

精密医療への道を切り開くため、どのようなテクノロジーを駆使して、パフォーマンスを最適化すればよいでしょうか。

ソリューション

インテル® PAC インテル® Arria® 10 GX FPGA 搭載版向けインテル® アクセラレーション・スタック (インテル® Xeon® CPU & FPGA 対応) は、多様な業界を対象としたシンプルなユーザー体験を備え、低レイテンシーの高速化されたプログラマブルかつ透過的なソリューションを実現します。ゲノム解析に対し、インテル® FPGA は大規模データセットを伴う処理のパフォーマンスおよびレイテンシーの最適化を実現します。

GATK をサポートするインテル® アクセラレーション・スタック (インテル® Xeon® CPU & FPGA 対応) およびインテル® PAC インテル® Arria® 10 GX FPGA 搭載版は、ハードウェア関連の専門知識がなくても利用できる強力な処理エンジンを提供します。パフォーマンス、パワー、再プログラム機能を備えたインテル® FPGA は、増え続けるゲノム配列解析の需要に応える優れたソリューションを提供します。インテル® アクセラレーション・スタック (インテル® Xeon® CPU & FPGA 対応) とアプリケーション・プログラミング・インターフェイス (API) を活用することで、一般的なソフトウェア・フレームワークで高いハードウェア性能を実現することができます。

パートナー・ソリューション

ブロード研究所とインテルの Genomics Stack* (BIGstack*) 2.0 によるゲノム研究調査の高速化

インテルは MIT とハーバード大学のブロード研究所と共同で、同研究所のゲノム解析ツールキット (GATK) 上でいくつかのアルゴリズムを実行するための統合ハードウェアおよびソフトウェア・ソリューションを開発しました。このソリューションは、同ツールキットで使用頻度が最も高い、配列比較アルゴリズム「PairHMM」を最適化します。これはパイプラインにおける負荷が最も大きい演算集約型のワークロードであり、ゲノム研究におけるボトルネックとなってきました。インテルとブロード研究所のソリューション、BIGstack 2.0 は、インテル® PAC インテル® Arria® 10 GX FPGA 搭載版に読み込むことで、自動的にスケーリングを行う高性能なコンピューティング・パワー、メモリー、ストレージを活用できる PairHMM アクセラレーテッド・アルゴリズムを提供します。インテル® PAC インテル®Arria® 10 GX FPGA 搭載版をカスタマイズすることで、GATK のほかのアルゴリズムの高速化も可能になります。詳細については、以下の情報を参照してください。

ビデオ

BIGstack 2.0

ゲノミクスを活用したヘルスケア変革について紹介します。

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ホワイトペーパー

OpenCL* プラットフォーム1 と FPGA によるゲノム解析研究のアクセラレーションについて解説します。

医療ソリューションの参照リンク

その他のリソース

インテル® FPGA の産業機器アプリケーション

アプリケーション別ソリューションを活用し、デザインの課題を解決する方法を紹介します。

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インテル® FPGA とプログラマブル・デバイス

重要なワークロードの高速化を可能にし、規格の進化または要件の変更への適応を支援するカスタマイズ可能なデバイスです。

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免責事項

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