在NVIDIA的(de)深度(dù)学习(xí)和(hé)加速(sù)计(jì)算技(jì)术的帮助下,基因组学将(jiāng)有望成为主流。
自(zì)2003年(nián)首次对人类(lèi)基因组进行测序以来(lái),整个(gè)基因组(zǔ)测序流程的成本就一直(zhí)在下降,而且下降的速度远快于根据摩尔定律所预测的速度。从新生儿基因组测序到开展(zhǎn)全国(guó)人口(kǒu)基因(yīn)组计划,该(gāi)领域正在(zài)蓬勃发展,并且日趋(qū)个体化。
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测序技术(shù)的进步引发了基因组数(shù)据的爆炸式增长。序列数据总量每七个月增加一倍。这(zhè)一惊人的速度可能(néng)会使得到2025年基因组学产生的数据量比其他大数据源(例(lì)如天文学、Twitter和 YouTube)数据量(liàng)总和的(de)10倍还(hái)多,达到两位(wèi)数的(de)艾字节。
各种新(xīn)的测序系统,比如全球最大的基因组学(xué)研究集团——华大集团的DNBSEQ-T7等正在推动这(zhè)项技术的(de)广泛(fàn)应用。该系统每天(tiān)可以(yǐ)生成高达60个基因组,相当(dāng)于6TB字节的数据。
凭借华大集团的流动池技术(shù)的发展以及一对NVIDIA V100 Tensor Core GPU所提供的加(jiā)速,DNBSEQ-T7的测序(xù)速度提高(gāo)了50倍,令其成为迄今为止吞吐量(liàng)最高的(de)基因组测(cè)序(xù)器。
随着成本的(de)下降和(hé)测序时间的缩短,这(zhè)项技(jì)术(shù)的应用范围正在扩大,例(lì)如在分秒(miǎo)必争的重症监护室为新生(shēng)儿进行(háng)测序。
解(jiě)决基因组(zǔ)分析(xī)瓶颈:GPU加速GATK
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NVIDIA Parabricks GPU加速的GATK
基因组学界继续不(bú)断地从DNA中(zhōng)获(huò)得新的洞(dòng)察。近期所取得的突破包括通过单细胞测序了(le)解细胞(bāo)水平的突变(biàn)以(yǐ)及使用循环血(xuè)DNA检测(cè)和监测癌症的液体活(huó)检。
但一直以来,基因组分析都是测序流程中的(de)计算瓶(píng)颈,而使用GPU加速可(kě)以解决这一瓶颈。
NVIDIA创(chuàng)始人兼首席执行官黄仁(rén)勋在GTC China上告(gào)诉大家,Parabricks团队(一家总部位于密歇根州安阿伯市(shì)的基因组学(xué)GPU软件开发(fā)公司)已(yǐ)加入NVIDIA的医疗团队,一同(tóng)制(zhì)定针(zhēn)对(duì)关(guān)键基因组分(fèn)析流程的持续(xù)GPU加速方案。
通过与(yǔ)华大集团合(hé)作,Parabricks的软(ruǎn)件(jiàn)可以在一小(xiǎo)时内完(wán)成全基因组的分析。华大集团使用一台内置8个NVIDIA T4 Tensor Core GPU的服务器,证明了可以通过提高吞吐量将基因组测序成本降至2美元,这还不到现有系统成本(běn)的一(yī)半。
智(zhì)能(néng)医疗设(shè)备让你事半功倍
整个医疗行业都(dōu)在发明新的医疗设备。上海联影(yǐng)医疗(liáo)科技有限(xiàn)公司已推出两(liǎng)款业内首创(chuàng)的医(yī)疗设备。uEXPLORER是全球首台全(quán)身PET-CT扫描仪(yí),对患者的全身进(jìn)行静态扫描。凭借这一先进的(de)功能,该设备能(néng)够快速、连(lián)续追踪(zōng)分布在(zài)整个人体(tǐ)内的(de)示踪剂。
由(yóu)于(yú)能够拍(pāi)摄全身,uEXPLORER大大缩短了扫描时间(jiān)。与扫描时间长达20分钟以(yǐ)上(shàng)的传统系统(tǒng)相(xiàng)比,该(gāi)设备(bèi)只需30秒就能完成扫描(miáo),而且图(tú)像质量十分(fèn)出色。uEXPLORER还在示踪剂(jì)的剂量方面树立了(le)新(xīn)的标杆(gǎn)。成像所(suǒ)需的剂量(liàng)约(yuē)为常(cháng)规剂量的1/50,而且不会影响图像质量。
该(gāi)系(xì)统已经(jīng)通过FDA批准,其(qí)采用了16个NVIDIA V100 Tensor Core GPU和8个Mellanox56GB/s无限带宽技术( InfiniBand)网络链接来处理类似电影(yǐng)的扫(sǎo)描工作,这可能(néng)需要(yào)处理多达1TB的数据。美国加州大(dà)学戴维斯分校已(yǐ)经开始使用该(gāi)系统。该校的科学家们帮助设计(jì)了该系统。《自然》杂志上也登载了一篇关于该系统(tǒng)的文章。YouTube上已有近50万观众观看了该主(zhǔ)题的相(xiàng)关视频。
联影(yǐng)的另一个开创性系统——uRT-Linac,是首(shǒu)个(gè)支持从检测到预防(fáng),全套放(fàng)射(shè)治(zhì)疗的套装仪器。
有了这套系统,对于那些居住在偏远地区,就医不便的患(huàn)者来说,他们只(zhī)需(xū)来到(dào)医院一次,就可(kě)以接受(shòu)诊断测试和治疗。uRT-Linac结合了CT成像、AI处理技术来协助放疗系统制(zhì)定与(yǔ)模拟治疗方案(àn)。通过多模态技术和AI,联影改变了癌症治疗的性质。
未来,越来(lái)越多的智能医疗(liáo)设备将使用AI增(zēng)强信(xìn)号和图(tú)像处理、优化(huà)工作(zuò)流程以及分析数据(jù)。
我们能(néng)看到的有能够感知(zhī)患者何时处于危险状态的患者监护仪,和可(kě)以在手术过程中为外科医生提供指导的智能(néng)内窥(kuī)镜。毫(háo)不(bú)夸张(zhāng)地(dì)说,未来,医院中的每个传感器都(dōu)将具(jù)有AI所带来的(de)功能。
我们于近期发布的NVIDIA Clara AGX开发套件将帮助推动这一趋势。Clara AGX包含基于NVIDIA Xavier SoCs和Volta Tensor Core GPU的硬件以及(jí)Clara AGX软件开发套件,它能够让提(tí)高医疗行业智能化和个体化程度的智能医(yī)疗设备变得更加普及。