Συντάχθηκε 01-03-2011 10:25
από Eleni Stamataki
Email συντάκτη: estamataki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
01-03-2011 11:00
Ιδιότητα: σύνταξη/αποχώρηση υπάλληλος.
Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ
“Reconfigurable Architecture Structures for the BLAST DNA Sequencing Algorithm”
Σωτηριάδης Ευριπίδης
Παρασκευή 4 Μαρτίου 2011, Ώρα 15:30
Αμφιθέατρο Κτ. Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή:
Καθ. Απόστολος Δόλλας, Τμήμα ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείου Κρήτης (επιβλέπων)
Καθ. Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης, Τμήμα ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείου Κρήτη
Καθ. Εμμανουήλ Κατεβαίνης, Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών, Πανεπιστημίου Κρήτης
Επ. Καθ. Ιωάννης Παπαευσταθίου, Τμήμα ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείου Κρήτης
Καθ. Διονύσιος Πνευματικάτος, Τμήμα ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείου Κρήτης
Καθ. Γεώργιος Σταμούλης, Τμήμα ΜΗΥΤΔ, Πανεπιστημίου Θεσσαλίας
Καθ. Γεώργιος Σταυρακάκης, Τμήμα ΗΜΜΥ, Πολυτεχνείου Κρήτης
Η Υπολογιστική Μοριακή Βιολογία ή Βιοπληροφορική είναι ένας από τους πλέον ανταγωνιστικούς κλάδους της επιστήμης του Ηλεκτρονικού Μηχανικού και Μηχανικού Ηλεκτρονικών Υπολογιστών. Τα αποτελέσματα της έρευνας στη Βιοπληροφορική αναμένεται να δώσουν τεράστια ώθηση σε επιστήμες όπως η Βιολογία και η Ιατρική, και να οδηγήσουν σε νέα φάρμακα ή θεραπευτικές μεθόδους. Η Βιοπληροφορική αποτελείται από ένα μεγάλο σύνολο αλγορίθμων, συνήθως υπολογιστικά πολύπλοκων, και τεράστιες συλλογές δεδομένων που αυξάνονται με μεγάλους ρυθμούς. Οι αλγόριθμοι αυτοί έχουν συνήθως διαφορετικές παραλλαγές ανάλογα με τη φύση ή το μέγεθος των δεδομένων. Για την επίλυση οποιουδήποτε προβλήματος Βιοπληροφορικής συνήθως απαιτείται εφαρμογή περισσοτέρων του ενός αλγορίθμων.
Ο αλγόριθμος BLAST, με τον οποίο ασχολούμαστε στη συγκεκριμένη διατριβή, είναι ο πλέον χρησιμοποιούμενος και γνωστός στην κοινότητα της Βιοπληροφορικής. Ο συγκεκριμένος αλγόριθμος χρησιμοποιείται για την αναζήτηση ενός τμήματος του γενετικού υλικού κάποιου οργανισμού (ερώτημα - query) σε μία γενετική βάση δεδομένων. Το αποτέλεσμα του αλγορίθμου είναι ο αριθμός εμφανίσεων του ερωτήματος καθώς και η θέση του μέσα στη βάση, ενώ εξετάζεται και αν υπάρχει κάποιου είδους μετάλλαξη στα δεδομένα ή κακή αποκωδικοποίηση (αλγόριθμος μη ακριβούς ταυτοποίησης).
Η αναδιατασσόμενη λογική (FPGAs) έχει χρησιμοποιηθεί σε σειρά προβλημάτων για την επιτάχυνση του χρόνου εκτέλεσης. Οι FPGAs έχουν χρησιμοποιηθεί σε αλγόριθμους ακριβούς ταυτοποίησης ή Βιοπληροφορικής, αλλά λιγότερο εξελιγμένους από τον BLAST. Στη διατριβή αυτή παρουσιάζεται ένα σύστημα βασισμένο σε αναδιατασσόμενη λογική το οποίο μπορεί να επιλύσει τον αλγόριθμο BLAST ανεξάρτητα με το μέγεθος ή την φύση των δεδομένων. Ο αλγόριθμος έχει μελετηθεί σε βάθος και έχει σχεδιαστεί μία αρχιτεκτονική η οποία εξελίχθηκε σε 4 διαφορετικές εκδόσεις. Η αρχιτεκτονική είναι πρωτότυπη και είναι η μοναδική έως σήμερα που προσφέρει μία εντελώς γενική λύση. Έχει προσομοιωθεί εξαντλητικά και η ορθή λειτουργία της έχει επιβεβαιωθεί. έναντι των αποτελεσμάτων της κοινά αποδεκτής έκδοσης λογισμικού (NCBI BLAST).
Το τελικό σύστημα υλοποιήθηκε σε εργαστηριακή κλίμακα, κάτι που απαιτούσε την επίλυση ενός μεγάλου αριθμού σημαντικών τεχνικών προβλημάτων.
Η απόδοση του τελικού συστήματος είναι ανάλογη με τη φύση και το μέγεθος των δεδομένων. Η επιτάχυνση κυμαίνεται από μία έως τρεις τάξεις μεγέθους σε σχέση με συμβατικούς υπολογιστές.
