Artemis超级计算机对基因组学的寻求之路

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Artemis超级计算机对基因组学的寻求之路

由NVIDIA DGX系统提供动力的Group 42超级计算机推动了国家基因组计划的实施,用来增进对阿联酋公民基因组的了解,提升医疗水平并抗击COVID-19。

您有没有想过,人体究竟由什么构成的?

基因组是决定一个人特征的独特遗传密码,DNA分子的特殊组合造就了每个独一无二的人。

研究一个人或一群人的整个遗传密码可以帮助我们更好地了解疾病,并通过启用精确医学和强大的药物基因组学,研究基因如何影响人体对药物的反应。

作为Abu Dhabi’s Department of Health发起的一项国家项目的一部分,Group 42正在利用Artemis超级计算机来解码人类基因组,并改善患者护理。由NVIDIA GPU支持的Artemis是世界上速度第26快的系统。

总部位于阿布扎比(Abu Dhabi)的G42开发并部署了全面的、可扩展的AI和云计算产品,并通过 Inception 人工智能研究所,对AI、大数据和机器学习进行了基础研究。

打造世界一流的AI超级计算机通常需要6个月或更长时间。在短短三周的时间里,G42通过DGX SuperPOD参考架构和Mellanox AI网络架构,与NVIDIA设计、构建和部署了Artemis。

人口基因组计划

Artemis内置81个NVIDIA DGX系统,总共可以提供7.2 petaflops的双精度HPL性能,并且运行的工作负载比G42以前的系统快120倍。

现在,超级计算机正在被用于“人口基因组计划(Population Genome Program)”,该计划旨在深入对阿布扎比人口基因组的科学了解,并改善该国的医疗保健情况。

迄今为止,由于缺乏高质量的阿联酋参考基因组,对阿拉伯人口遗传变异的了解一直是一个挑战。人口基因组计划将通过合成阿联酋公民的参考基因组,来丰富可用数据。

该计划旨在成为世界上第一个将此作为基准,并将基因组数据纳入医疗管理流程的计划。

阿布扎比卫生部主席H.E. Sheikh Abdulla Bin Mohamed Al Hamed在一份新闻声明中指出:“拥抱创新并提供全面的医疗保健计划仍然是我们的首要任务。世界上最令人兴奋的两项技术——DNA测序和AI,将在这个项目中融合。”

加速基因组数据处理

在该计划的第一阶段,将测试10,000个人的基因组。为了确保最准确地进行分析,将利用G42与BGI和Oxford Nanopore,这两个全球基因组测序领导者的合作,使用短读和长读基因组测序平台。

首先将采用Oxford Nanopore PromethION测序仪进行匿名DNA样本的收集和处理。这些设备包含嵌入式NVIDIA GPU技术,可启用边缘AI,这有助于加速基因组数据的处理。

处理后的数据将以图形格式提供给Artemis进行AI分析,同时,借助NVIDIA Parabricks软件,将会得到人口分析的相关支持。

最终结果将提供给研究机构和医学界,以帮助其为患者提供更有效的护理。这可能包括针对癌症、精神分裂症、自闭症、心血管和神经元疾病等疾病的更先进治疗。

G42基因组计划主管Min S. Park说:“借助NVIDIA的GPU技术,我们能够为国家人口基因组计划提供高度优化的AI平台,并加速数据处理。这项合作支持了我们制定整个阿联酋个性化护理计划的目标,将专家、数据和技术整合在一起,以改善患者护理。”

抗击疫情

最近,为了抗击COVID-19疫情,G42还利用其超级计算能力,在阿布达比马斯达尔城(Masdar City)建立了一个新的检测实验室。该实验室每天可以支持数以万计的实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)测试。这些测试检测了从患者身上采集的样本中,是否存在SARS-CoV-2病毒。

此外,G42还参与COVID-19诊断试剂盒的生产、热传感器的供应,并与当地和国际卫生当局合作,协助制定有效的预防和检测方案以控制该病毒。

G42首席执行官Peng Xiao表示:“技术将在遏制冠状病毒的传播中发挥关键作用,而Artemis的卓越计算能力可以在许多方面提供帮助:从快速疫苗开发(计算机模拟可以代替人工实验,并缩短疫苗开发时间)到绘制并预测爆发趋势,以及预测病毒突变。”

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