在NVIDIA的深度学习和加(jiā)速(sù)计算技(jì)术的帮助下(xià),基(jī)因(yīn)组学将有望成为(wéi)主流(liú)。
自(zì)2003年首次对人类基因组进行测序以来,整个基因组测序流(liú)程的成本就一直(zhí)在下降,而且下降的(de)速度远快于根据摩尔定(dìng)律所预(yù)测的速度。从新生儿基(jī)因组测序到开展全国人(rén)口基因组计划,该领域正在蓬勃发展(zhǎn),并且日趋个体化(huà)。
portant;" />
测序技术的进步引发了基因组数据(jù)的爆炸式增长(zhǎng)。序列(liè)数据总量每七个月增(zēng)加一倍。这一(yī)惊(jīng)人(rén)的速度可能会使得到2025年基因(yīn)组学产生的数据(jù)量比其他大数据源(例如天(tiān)文学、Twitter和 YouTube)数据量总和的10倍还多,达到(dào)两位数的艾字(zì)节。
各种新(xīn)的测序系统,比如全球最大的(de)基因组学研究集团——华大集团的DNBSEQ-T7等正在推动(dòng)这项技术的广(guǎng)泛应用(yòng)。该系统(tǒng)每天可以(yǐ)生成高达60个基因组(zǔ),相当于6TB字节(jiē)的数据。
凭(píng)借华大集团的(de)流动(dòng)池(chí)技术的发展以及一(yī)对NVIDIA V100 Tensor Core GPU所提供的加速,DNBSEQ-T7的测序(xù)速度提高了50倍,令其成(chéng)为(wéi)迄(qì)今为止吞吐(tǔ)量最高的基因组测序器。
随着成本的(de)下降和测(cè)序时间的缩短,这项(xiàng)技术的应用范围正在(zài)扩(kuò)大(dà),例如(rú)在分秒(miǎo)必争的重症(zhèng)监(jiān)护室为新生(shēng)儿(ér)进行测序。
解决基因组分析瓶颈:GPU加速GATK
portant;" />
NVIDIA Parabricks GPU加(jiā)速的GATK
基因(yīn)组学界(jiè)继续不断地从(cóng)DNA中(zhōng)获得新的洞察。近期所(suǒ)取得的突破包括通过单细胞测序(xù)了(le)解(jiě)细胞(bāo)水(shuǐ)平的突变(biàn)以及使用循环血DNA检测和监测癌(ái)症的液体(tǐ)活检。
但一直(zhí)以来(lái),基因(yīn)组分析都(dōu)是测序流程中的计算瓶颈(jǐng),而使用GPU加(jiā)速可以解决这一瓶(píng)颈。
NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋在GTC China上告诉大家,Parabricks团队(一(yī)家总部(bù)位于密歇根州安阿伯市的基(jī)因组学GPU软件开发公司)已加(jiā)入(rù)NVIDIA的医疗(liáo)团队,一同(tóng)制定针(zhēn)对关(guān)键基因组分(fèn)析流程的持续GPU加速方案。
通过与华大(dà)集(jí)团(tuán)合作,Parabricks的软件可(kě)以在一(yī)小时(shí)内完成全基因组的分析。华大集团(tuán)使用一台(tái)内置8个NVIDIA T4 Tensor Core GPU的服务器(qì),证明(míng)了可以通过提(tí)高(gāo)吞吐量将基因组测序成本降至2美元,这还不到现(xiàn)有系(xì)统成本的(de)一半。
智能医疗设备让你事半(bàn)功(gōng)倍
整个医疗行(háng)业(yè)都在发明新(xīn)的医疗设(shè)备。上海联影医疗科技有限公司(sī)已推出两(liǎng)款业内首创的医(yī)疗设备。uEXPLORER是全球首台(tái)全身PET-CT扫(sǎo)描仪,对患者的全身进行(háng)静态扫描。凭(píng)借这(zhè)一(yī)先进的(de)功能,该设备能够快速、连续(xù)追踪(zōng)分(fèn)布在整个人体内的示踪剂。
由于能够拍摄全(quán)身,uEXPLORER大大缩短(duǎn)了扫描时间。与(yǔ)扫(sǎo)描时间(jiān)长达20分钟以上的传统系统相比,该设备只需30秒就能完(wán)成(chéng)扫描,而且图像质量(liàng)十分出色(sè)。uEXPLORER还在(zài)示踪剂的剂(jì)量方面树立了新的标杆。成像(xiàng)所(suǒ)需的剂(jì)量约为常规(guī)剂量的1/50,而且(qiě)不会影响图像(xiàng)质(zhì)量(liàng)。
该系统已(yǐ)经通过FDA批准,其采用了(le)16个(gè)NVIDIA V100 Tensor Core GPU和8个(gè)Mellanox56GB/s无限(xiàn)带宽技术( InfiniBand)网络(luò)链接(jiē)来(lái)处理类似电(diàn)影(yǐng)的扫描工作,这可能需要处理多达1TB的数(shù)据。美国加州大学戴维(wéi)斯分校已经开始使用该系统。该校(xiào)的科学家们帮(bāng)助设(shè)计了该系(xì)统(tǒng)。《自(zì)然》杂志(zhì)上也登载了一篇关于该(gāi)系统的文章(zhāng)。YouTube上(shàng)已有近50万(wàn)观众观看(kàn)了该主题的相关视频。
联影(yǐng)的另一(yī)个(gè)开创性系统——uRT-Linac,是首(shǒu)个支持从检(jiǎn)测(cè)到(dào)预防,全套放(fàng)射治疗(liáo)的(de)套装仪器。
有了这套系统,对于那些居住在偏远地(dì)区,就医不便的患(huàn)者来说,他们只需来到医院一次,就(jiù)可以接受(shòu)诊断(duàn)测试和治疗(liáo)。uRT-Linac结合了(le)CT成(chéng)像(xiàng)、AI处理(lǐ)技术(shù)来协助放(fàng)疗系(xì)统制定与模拟治疗方案。通(tōng)过多模态(tài)技(jì)术和AI,联(lián)影改变了癌(ái)症治疗的性质。
未来(lái),越来(lái)越(yuè)多的智能医疗设(shè)备将(jiāng)使用AI增(zēng)强信(xìn)号和图(tú)像处理(lǐ)、优化工(gōng)作流程以及(jí)分析(xī)数据。
我们能看到的有能够感知患(huàn)者何时(shí)处于危险状态的患者监护仪(yí),和可以在手(shǒu)术过程中为外科医生(shēng)提供指导的(de)智能内窥(kuī)镜。毫不夸张地(dì)说,未(wèi)来,医院中的每个传感器都将具有AI所带来的功能(néng)。
我(wǒ)们于近(jìn)期发(fā)布的NVIDIA Clara AGX开发套(tào)件将帮助推动这一趋势。Clara AGX包含基(jī)于NVIDIA Xavier SoCs和Volta Tensor Core GPU的硬件以及Clara AGX软件(jiàn)开发套件,它能够让提高医(yī)疗行业智(zhì)能化和(hé)个(gè)体化程度的智能医疗设备变得(dé)更加普及。