GPU-Beschleunigung mit OpenACC für Medikamentenentwicklung

16fache Beschleunigung der DNADist-Software verbessert die Medikamentenforschung bei Roche und anderen Pharma-Konzernen. [...]

Chinesischen Wissenschaftlern ist es unter Verwendung des Programmierstandards OpenACC und Nvidia-Tesla-GPUs gelungen, die Genom-Applikation DNADist dramatisch zu beschleunigen. DNADist wird in der frühen Phase der Entwicklung von Therapien für genetische Erkrankungen wie Down-Syndrom, Hämophilie, zystische Fibrose und Sichelzellenanämie verwendet.

Forscher der Shanghai Jia Tong University haben die DNADist-Applikation um den Faktor 16 mit einem auf Nvidia-Tesla-GPUs basierten System beschleunigt. Dazu haben sie den CAPS Enterprise Open AAC-Compiler genutzt, um dem Programmcode lediglich vier einfache Hinweise – auch Direktiven genannt – hinzuzufügen.

Bei DNADist handelt es sich um eine Distanzmatrix-Anwendung, mit der die genetischen Beziehungen zwischen verschiedenen Spezies der evolutionären Geschichte untersucht werden. Sie ermöglicht es Forschern, Informationen aus sequenzierten DNA-Daten von Nukleotid-Sequenzen auszulesen, die möglicherweise zu einem besseren Verständnis von Ursachen und Behandlungen tiefgreifender genetischer Krankheiten beitragen. Die Beschleunigung der DNADist-Anwendung ermöglicht, eine deutlich größere Menge an Daten zu analysieren und handlungsrelevante Informationen früher in den Forschungsprozess für Behandlungen von Krankheiten einfließen zu lassen.

OpenACC ist ein Direktiven-basierter Programmierstandard für paralleles Computing, der es Millionen von Wissenschaftlern ermöglicht, unkompliziert die Rechenleistung von GPU-Computing zu nutzen. Der Standard stellt die einfachste Möglichkeit für die Nutzer ohne umfangreiches paralleles Programmierungs-Know-how dar, Forschungen in wenigen Stunden unter Verwendung ihrer gewohnten Programmierungsmodelle zu beschleunigen.