Aplicación de técnicas paralelas utilizando CUDA, al proceso de simulación de poblaciones en secuencias genéticas
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Fecha
2014-07-06
Autores
López González, Omar Enrique
Título de la revista
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Editor
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Resumen
Una de las áreas de la Bioinformática que ha experimentado mayor expansión en los últimos años es la investigación de procesos evolutivos mediante la aplicación de técnicas de la Biología Molecular combinadas con los métodos matemáticos. En este trabajo se exponen los resultados obtenidos a partir de la aplicación de técnicas paralelas utilizando CUDA a la simulación de la evolución de poblaciones virales. Con el propósito de evaluar las tendencias evolutivas de las poblaciones virales, en ausencia y bajo la presión selectiva del sistema inmune, fueron implementadas dos variantes paralelas de un algoritmo de generación de secuencias mutantes en el lenguaje de programación C++. En el trabajo se implementan en paralelo las fases más costosas de los algoritmos para la obtención de nuevas variantes mutacionales y la clasificación de las nuevas secuencias a partir de su correspondiente proteína, estas fueron
incorporadas en una aplicación que realiza todo el proceso. Los resultados obtenidos fueron validados utilizando una aplicación secuencial que se desarrolla y se perfecciona a partir de una existente, con la cual también se comparan los tiempos de ejecución, lográndose mejoras sustanciales de estos con el uso de CUDA.
One of the fields that have experienced major breakthroughs in the last years in Bioinformatics is the research of evolutionary processes by means of the implementation of techniques used in Molecular Biology which are combined with mathematical methods. This papers aims at displaying the results obtained from the application of parallel techniques using CUDA to the simulation of the evolution of viral populations. In order to assess the evolutionary tendencies of the viral populations, in absence and under the selective pressure of the immune system, two parallel versions of an algorithm of mutant sequences were implemented in the programming language of C++. At the time of the investigation the most expensive phases of the algorithms are implemented in parallel in order to obtain new mutational variants and the classification of new sequences from their corresponding protein; these sequences were incorporated in an application that does the whole process. The obtained results were validated using a sequential application that performs intention, with which the times of execution are also compared, achieving significant progress of these with the use of CUDA.
One of the fields that have experienced major breakthroughs in the last years in Bioinformatics is the research of evolutionary processes by means of the implementation of techniques used in Molecular Biology which are combined with mathematical methods. This papers aims at displaying the results obtained from the application of parallel techniques using CUDA to the simulation of the evolution of viral populations. In order to assess the evolutionary tendencies of the viral populations, in absence and under the selective pressure of the immune system, two parallel versions of an algorithm of mutant sequences were implemented in the programming language of C++. At the time of the investigation the most expensive phases of the algorithms are implemented in parallel in order to obtain new mutational variants and the classification of new sequences from their corresponding protein; these sequences were incorporated in an application that does the whole process. The obtained results were validated using a sequential application that performs intention, with which the times of execution are also compared, achieving significant progress of these with the use of CUDA.
Descripción
Palabras clave
Técnicas Paralelas, Programación CUDA, Procesos de Simulación, Evolución de Poblaciones, Secuencias Genéticas, C++