Ubrzanje genomske analize i do 330 puta s AMD Radeon PRO AI ubrzivačima
Rezultati testiranja tvrtke Dayhoff Health pokazuju da grafički procesori mogu znatno ubrzati analizu genetskih podataka, povećati broj obrađenih uzoraka te smanjiti vrijeme čekanja i trošak pojedinačnog testa.
Razvoj tehnologije sekvenciranja tijekom posljednjih dvadesetak godina znatno je ubrzao očitavanje genetskog materijala i smanjio njegove troškove. Usko grlo više nije nužno sam sekvencer, nego naknadna obrada velikih količina podataka, koja uključuje poravnanje sekvenci, njihovu klasifikaciju i izradu podatkovnih matrica.
AMD smatra da bi dio tog opterećenja mogao preuzeti grafički procesor. Tvrtka se pritom poziva na rezultate testiranja koje je proveo Dayhoff Health, pružatelj platforme za kliničku genomiku i analizu mikrobioma. Prema objavljenim podacima, grafička kartica AMD Radeon AI PRO R9700 pojedine je zadatke analize izvela višestruko brže od procesora AMD Ryzen 9 7950X.
Analiza mikrobioma blizu stvarnom vremenu
Najveće ubrzanje zabilježeno je pri analizi uzoraka mikrobioma. Radeon AI PRO R9700, opremljen s 32 GB videomemorije, bio je do 330 puta brži od neoptimizirane izvedbe na 16-jezgrenom procesoru Ryzen 9 7950X sa 64 GB sistemske memorije.
U usporedbi s najbržom optimiziranom procesorskom izvedbom grafički je procesor bio približno 62,5 puta brži. U scenariju s izraženim memorijskim opterećenjem razlika je, prema podacima Dayhoff Healtha, dosegnula čak 968 puta.
Takvo ubrzanje moglo bi vrijeme potrebno za obradu uzorka i izradu izvještaja približiti radu u stvarnom vremenu. Za pacijente bi to značilo brži pristup rezultatima, a za laboratorije mogućnost obrade većeg broja uzoraka bez razmjernog povećanja postojeće infrastrukture.
Kraće vrijeme obrade ujedno može povećati operativnu učinkovitost i smanjiti računalni trošak po testu. AMD ističe da su te prednosti osobito važne za velike programe analize mikrobioma i praćenja zdravlja populacije, u kojima se kontinuirano obrađuje velik broj uzoraka.
Ubrzanje sekvenciranja genoma i pojedinačnih stanica
Prednosti grafičkog procesora nisu bile ograničene na mikrobiom. Pri cjelovitom sekvenciranju genoma zabilježeno je ubrzanje od 15 puta, dok je analiza pojedinačnih stanica bila 21 put brža, uz primijenjeni kriterij točnosti od 99 posto.
Cjelovito sekvenciranje genoma upotrebljava se, među ostalim, za otkrivanje rijetkih i nasljednih bolesti te za preciznije prilagođavanje liječenja nekih vrsta raka. Analiza pojedinačnih stanica omogućuje detaljno proučavanje razlika među stanicama, što je važno u onkologiji, imunologiji, neuroznanosti, razvojnoj biologiji i razvoju lijekova.
Brža obrada u tim područjima može skratiti vrijeme do rezultata i smanjiti kašnjenja koja u kliničkom okruženju mogu biti presudna. Istraživačkim ustanovama istodobno omogućuje provedbu većeg broja analiza u kraćem roku.
Prednost paralelne obrade
AMD rezultate objašnjava arhitekturom grafičkih procesora, koji raspolažu tisućama jezgri prilagođenih istodobnom izvođenju velikog broja sličnih operacija. Takav način rada dobro odgovara genomskoj analizi, koja je računalno i memorijski zahtjevna te se može podijeliti na velik broj paralelnih zadataka.
U testiranju je korištena AMD-ova softverska platforma ROCm 7.0.2 te genomska jezgra optimizirana za programsko sučelje HIP. AMD smatra da rezultati pokazuju vrijednost povezivanja specijaliziranog hardvera i zrelog softverskog okruženja, bez kojeg bi prijelaz s desetljećima razvijanih procesorskih postupaka bio znatno složeniji.
Tvrtka GPU ubrzanje vidi kao sljedeći korak u razvoju genomske analitike: ono bi trebalo pomoći laboratorijima da brže obrađuju rastuće količine podataka, povećaju kapacitet postojećih sustava i dugoročno snize troškove testiranja.
