大规模生物序列比对及其基于异构系统的并行处理技术研究

项目名称： 大规模生物序列比对及其基于异构系统的并行处理技术研究

项目编号： No.61402400

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 朱香元

作者单位： 肇庆学院

项目金额： 25万元

中文摘要： 序列比对是生物信息学的基础性研究工作，已被广泛应用于进化分析、蛋白质结构和功能预测、疾病控制等方面。由于序列比对应用的广泛性、计算的复杂性以及海量的数据特征，对计算机性能提出了越来越高的要求，迫切需要高性能计算的支持。同时，随着高性能计算的快速发展，应用CPU+GPU异构系统求解各类NP-难解生物计算问题已变得越来越普及和流行。本项目研究大规模生物序列比对及其基于异构系统的并行处理技术。首先，对序列优化存储，设计异构系统负载平衡方法；然后，设计异构系统内存优化方法，包括满足合并访问条件的序列存储方法、相似矩阵存储和访问方式、得分矩阵压缩存储，解决由于异构系统存储空间的匮乏而导致的实际计算性能低下；最后，基于内存预分配和复用策略，提出粗粒度序列比对并行算法。本项研究将为生物信息学提供实际可用的序列比对工具，为设计其他数据密集型应用的异构系统解决方案提供新的思路，推动相关领域的发展。

中文关键词： 生物序列比对；异构系统；并行处理；图形处理器；CUDA

英文摘要： Biological sequence alignment is a fundamental research in bioinformatics. It is widely used in the research of phylogeny inference, protein structure and function prediction, and disease control. Due to its wide use, highly computational complexity, and

英文关键词： Biological Sequence Alignment；Heterogeneous system；Parallel Processing；GPU；CUDA