快速应对H1N1:GPU计算加速分子建模

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缓解像H1N1这样的新型且有突变可能的全球性传染病,首先就是要快速开发出针对疾病的有效药物。就拿H1N1来说,检测流感病毒蛋白质突变对达菲(Tamiflu)疗效的影响,以及是否会导致有效性下降,将是一个计算密集型过程。

“GPU的优势同样可以复制到其他研究领域。多亏GPU技术,才让我们的整个工作变得又快又高效。对我们来说,快速得到结果就是节省出更多的金钱与资源。”——伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)高级研究程序员 John Stone 

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挑战

  缓解像H1N1这样的新型且有突变可能的全球性传染病,首先就是要快速开发出针对疾病的有效药物。就拿H1N1来说,检测流感病毒蛋白质突变对达菲(Tamiflu)疗效的影响,以及是否会导致有效性下降,将是一个计算密集型过程。

  检测涉及对一个35K原子仿真系统的模拟,由John Stone带领的伊利诺伊州大学香槟分校的科学家团队,最终决定采用GPUs这种新方式。

  使用CPU来模拟场景,要花费超过一个月的时间,且只是单个仿真,并非完整实验的多仿真。

  解决方案

  Stone和他的团队采用运行在Tesla GPUs上的NVIDIA CUDA并行处理架构,完成分子建模计算,模拟H1N1突变的抗药性。多亏GPU高效地执行多仿真,快速得出对控制疫情有重要影响的结果。

  影响

  GPU加速仅需1个小时就可以完成计算。凭借GPU效率几乎是成千倍的提高,优化算法也令科学家实现“突发计算”成为可能,研究生物极度相关问题,并通过医学研究社区分享成果。

  速度和性能的增长不光帮助研究人员完成了最初的目标——测试达菲在治疗H1N1及其衍生上的有效性——也为他们节省出更多宝贵时间进行其他重要研究。此外,进一步计算显示,基因突变致使猪或禽流感对达菲产生抗药性已经破坏了“结合漏斗”,这为理解抗药性背后的机理提供了新思路。

  H1N1流行期间,在Tesla GPUs上使用基于CUDA的改进算法,使获得达菲功效的结果一个下午就可以搞定。相比原先采用合适的方法也须花费数周乃至数月的时间来说,可谓是极大的飞跃。

责任编辑:张玉 来源: it168
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