Dissertação

FPGA-Based Accelerator for High-Order Epistasis Detection EVALUATED

A abordagem clássica aos estudos de associação do genoma completo (GWAS) procura encontrar uma relação entre um ou mais polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) contribuírem para manifestação de uma determinada doença ou característica física. No entanto, a maioria das doenças genéricas não dependem dos efeitos individuais de um ou mais SNPs, mas sim da interação entre vários, ao que se dá o nome de epistasia. A deteção de epistasia para interações de ordem elevada resulta numa elevada complexidade computacional, visto que o número de combinações de SNPs a avaliar aumenta exponencialmente com a ordem das interações. Por esta razão, os mais recentes métodos exaustivos para a deteção epistasia são implementados em GPUs e em plataformas FPGA para a obtenção de soluções de alto desempenho para interações de segunda e terceira ordem. No entanto, poucas implementações em FPGAs têm sido desenvolvidas para detetar interações de terceira ordem, e aquelas que existem não são escaláveis para ordens de interações mais elevadas e têm ainda espaço para otimizações ao nível da arquitetura. Esta tese aborda as limitações de escalabilidade e flexibilidade das implementações existentes em FPGA ao propor uma nova arquitetura genérica para qualquer ordem de interações. As implementações resultantes são mais rápidas e eficientes do que as existentes, resultando em ganhos de desempenho de 3x, quando comparados com implementações terceira ordem, e melhorias de eficiência energética de, em média, 79x. Por fim, a arquitetura proposta permitiu a implementação de um acelerador de deteção de epistasia de quarta ordem numa plataforma FPGA.
Estudo de Associação do Genoma Completo, Deteção de Epistasia, FPGA, Polimorfismo de Nucleotídeo Único, Arquiteturas de Domínio Especifico, Aceleradores baseados em FPGA

Janeiro 22, 2021, 16:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Filipe Simões Santos Moraes Neves

IT

Investigador

ORIENTADOR

Aleksandar Ilic

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar