在NVIDIA的深度学习(xí)和加(jiā)速计算技术的帮助下,基因组学(xué)将有望成为主流。
自(zì)2003年首次对人类(lèi)基因(yīn)组进行测序以来,整个基因组测序流程的成本就(jiù)一直在下降,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(yīn)组测序到开展(zhǎn)全国人口基(jī)因组(zǔ)计划,该领域正在蓬(péng)勃发(fā)展,并且日趋个体化(huà)。
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测序技(jì)术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。这一惊人的速度可能会使得到2025年基因组学产生的数据量比(bǐ)其他(tā)大数据源(例(lì)如天文学、Twitter和 YouTube)数据(jù)量总和的10倍还多,达到(dào)两位(wèi)数的艾字节(jiē)。
各种新的测序系统,比如全球最大的基因组学研究集(jí)团(tuán)——华大集(jí)团(tuán)的DNBSEQ-T7等正(zhèng)在推(tuī)动这项技术(shù)的广泛(fàn)应用。该系统每(měi)天可以生(shēng)成高达60个基(jī)因组,相当(dāng)于6TB字(zì)节(jiē)的数据。
凭(píng)借华大(dà)集团的流(liú)动池技术的发展以及一(yī)对NVIDIA V100 Tensor Core GPU所(suǒ)提供的加速(sù),DNBSEQ-T7的测序速度提(tí)高了50倍,令其(qí)成(chéng)为迄今为止吞吐量最高的基因组测序器。
随着成本的下(xià)降和测序时间的缩短(duǎn),这项技(jì)术的应用范围(wéi)正在扩大,例(lì)如在分秒(miǎo)必争的(de)重症监护(hù)室为新生儿进行测序。
解决基因(yīn)组分析瓶颈:GPU加速(sù)GATK
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NVIDIA Parabricks GPU加速的GATK
基因组学界继续(xù)不断地从(cóng)DNA中获(huò)得新的洞(dòng)察。近期所取得的突破包(bāo)括通过(guò)单细胞测序了解细胞水平的突变以及使用循环血DNA检(jiǎn)测和监测癌症的液体活检(jiǎn)。
但(dàn)一直(zhí)以(yǐ)来,基(jī)因组分析都是测序流程中的计算瓶颈,而使(shǐ)用(yòng)GPU加速(sù)可(kě)以解决(jué)这(zhè)一瓶颈(jǐng)。
NVIDIA创始人(rén)兼首席执(zhí)行(háng)官黄仁勋在GTC China上告诉(sù)大家,Parabricks团(tuán)队(一家(jiā)总部位于密歇根州安阿(ā)伯市的(de)基因组学GPU软件开(kāi)发公司)已加入(rù)NVIDIA的医疗团队,一同制定针对关键基因组(zǔ)分析流(liú)程(chéng)的持(chí)续GPU加速方案。
通过与(yǔ)华大集团合作,Parabricks的软件可(kě)以在一(yī)小时内(nèi)完(wán)成全基因组的分(fèn)析。华(huá)大集团使用一台内置8个NVIDIA T4 Tensor Core GPU的(de)服务器,证明(míng)了(le)可以(yǐ)通(tōng)过提(tí)高吞吐量(liàng)将基因组测序成(chéng)本降(jiàng)至2美元,这还(hái)不(bú)到现有系统成本的一半。
智能(néng)医疗设备让你事半功(gōng)倍
整个医疗行业都在(zài)发明(míng)新的医疗设备(bèi)。上海(hǎi)联(lián)影(yǐng)医疗科技有限公司(sī)已推出两(liǎng)款业(yè)内首创的医(yī)疗(liáo)设备。uEXPLORER是全(quán)球首台全身(shēn)PET-CT扫描仪,对患者的全(quán)身进(jìn)行(háng)静态(tài)扫描。凭借(jiè)这一先(xiān)进的功(gōng)能,该设备能够快速(sù)、连续追踪(zōng)分布在整个人体(tǐ)内(nèi)的(de)示踪剂(jì)。
由(yóu)于能够拍摄全(quán)身,uEXPLORER大大缩短了扫描时间(jiān)。与扫描时间长(zhǎng)达20分(fèn)钟以上的传统系统相比(bǐ),该设备只需30秒就能完成扫(sǎo)描,而且(qiě)图像质量十分出(chū)色。uEXPLORER还在示踪剂的(de)剂量方面树立了新(xīn)的标杆。成(chéng)像所需的剂量约为常规剂(jì)量的(de)1/50,而且不会影响图像质量。
该系统(tǒng)已经通过FDA批准,其采用了16个NVIDIA V100 Tensor Core GPU和8个Mellanox56GB/s无限带宽技(jì)术(shù)( InfiniBand)网络(luò)链接来处理类(lèi)似电影的(de)扫(sǎo)描工作,这可能需要(yào)处理多达1TB的数据。美(měi)国加州大学戴(dài)维斯分校已经开始使用该系统(tǒng)。该校的科学家们帮助设计了该系统。《自然》杂志上也登(dēng)载了(le)一篇(piān)关于该系统(tǒng)的(de)文章。YouTube上已有近50万观(guān)众观看了该主题(tí)的相关视(shì)频。
联影的(de)另一个开创(chuàng)性系统(tǒng)——uRT-Linac,是首个支持从检(jiǎn)测(cè)到预防,全套放射治疗的套装仪器(qì)。
有(yǒu)了这套系统,对于(yú)那些居住在偏远地区,就医不便的患(huàn)者来说,他们只(zhī)需来到医院一次(cì),就可以接受(shòu)诊断测(cè)试和(hé)治疗。uRT-Linac结合了CT成像、AI处理技术来协助放(fàng)疗系统制(zhì)定与模拟(nǐ)治疗方案。通过多模态技(jì)术和AI,联影改变了癌(ái)症(zhèng)治疗的性质。
未来,越来(lái)越多(duō)的智能医(yī)疗设(shè)备将使(shǐ)用(yòng)AI增强信号和图像处(chù)理、优化工作流程(chéng)以及分析数(shù)据。
我们能看到(dào)的有能够感知患(huàn)者何(hé)时处于危险状态的患(huàn)者监(jiān)护仪(yí),和可以在手术过程中为(wéi)外(wài)科医生提供指导的智能内窥镜。毫不夸张地说,未(wèi)来,医院中的每个(gè)传感(gǎn)器都将具有(yǒu)AI所带来的功能。
我们于近期发布的NVIDIA Clara AGX开发套件将(jiāng)帮助推动(dòng)这一趋(qū)势。Clara AGX包含基于NVIDIA Xavier SoCs和Volta Tensor Core GPU的硬件以及Clara AGX软件(jiàn)开发套件,它能(néng)够让提高医疗(liáo)行业智(zhì)能化和个体化(huà)程度的智能医疗设备变(biàn)得更加普及。