2015年，為了能夠滿足復(fù)雜的基因測序數(shù)據(jù)處理和高性能計(jì)算能力需求，英特爾推出了至強(qiáng)融核協(xié)處理器(Xeon Phi)，它能夠提供多達(dá)61個內(nèi)核、244個線程、1.2萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算性能。但基因序列分析具有高IO密集和高計(jì)算密集的特點(diǎn)，還需要常規(guī)加速方法以外的特殊手段。
2016年，精準(zhǔn)醫(yī)療進(jìn)入到了算法階段，高效的數(shù)據(jù)分析變得越來越重要，它也是精準(zhǔn)醫(yī)療所面臨的一個最核心最根本的難題。人和未來生物科技公司(國家基因檢測產(chǎn)業(yè)示范中心)推出的基于FPGA的GTX>
從速度上來說，GTX One加速產(chǎn)品能夠讓無創(chuàng)產(chǎn)前DNA檢測(NIPT)的數(shù)據(jù)比對分析效率提升100倍。比如，GTX One處理器(FPGA芯片)能在一個超過20億個條目的海量數(shù)據(jù)字典(近90GB的數(shù)據(jù)量，即超過22張DVD數(shù)據(jù)量)中，創(chuàng)紀(jì)錄的完成每秒860萬次的查詢，比一臺運(yùn)行Redis(公認(rèn)最快內(nèi)存數(shù)據(jù)庫)的20核Intel Xeon E5 CPU 的服務(wù)器的查詢速度快17倍。
從成本上來說，GTX One系統(tǒng)可以將一臺擁有20核Intel Xeon E5 CPU的高性能服務(wù)器24小時(shí)的計(jì)算任務(wù)，壓縮至半小時(shí)內(nèi)完成。這不僅極大地降低了數(shù)據(jù)分析的時(shí)間成本，還能極大降低服務(wù)器集群的采購和運(yùn)維成本。與此同時(shí)，GTX One整機(jī)滿負(fù)荷功耗只有89W，是20顆Intel Xeon E5 CPU 物理核服務(wù)器整機(jī)功耗的1/5，大大降低了運(yùn)行成本。
從效率上來說，GTX One處理器也帶動人類精準(zhǔn)醫(yī)療向前邁進(jìn)了一大步，它專門針對序列比對和突變分析算法的并發(fā)和訪存瓶頸，面向FPGA高計(jì)算性能特性，充分考慮算法各階段流水，重新設(shè)計(jì)了生物信息分析的核心算法。其優(yōu)化設(shè)計(jì)甚至細(xì)化考慮其訪存可能引發(fā)的DDR控制器事務(wù)數(shù)量、DDR3顆粒內(nèi)部Open Page的時(shí)間特性等，使得 GTX One處理器能夠在一個雙通道的8G板載DDR3內(nèi)存中，從壓縮的海量數(shù)據(jù)記錄里，輾轉(zhuǎn)騰挪，僅僅通過最多不超過4次訪存的情況下，在30億堿基長度的基因組上定位序列片段。
不過GTX One加速平臺還僅僅只是人類精準(zhǔn)醫(yī)療戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)的第一步，人和未來(國家基因檢測產(chǎn)業(yè)示范中心)正將這項(xiàng)新的技術(shù)運(yùn)用到全基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳等數(shù)據(jù)分析上，持續(xù)不斷豐富GTX One加速平臺上的分析應(yīng)用產(chǎn)品。只有不斷提升高能算法和大數(shù)據(jù)分析的能力，才能真正全面提升基因檢測全產(chǎn)業(yè)鏈條的整體效率，從而大幅降低檢測成本、時(shí)間以及精準(zhǔn)度，真正建立大數(shù)據(jù)健康管理解決方案。
未來大數(shù)據(jù)下，將全面進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代
不論從何種角度來說，基于基因測序和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的精準(zhǔn)醫(yī)療，將會成為人類未來醫(yī)療發(fā)展的必然趨勢。
首先，精準(zhǔn)醫(yī)療能夠極大地提升對病人治療的有效性，也能夠提供更為精準(zhǔn)的醫(yī)療服務(wù)，這個對于當(dāng)前的醫(yī)療水平發(fā)展現(xiàn)狀來說，具有極大的促進(jìn)意義。此外，精準(zhǔn)醫(yī)療的出現(xiàn)，還能夠降低一些非必須藥物的副作用。
其次，隨著精準(zhǔn)醫(yī)療技術(shù)的不斷提升，它能夠減少很多無效的治療檢查，大幅降低治療的時(shí)間。最為重要的是，隨著精準(zhǔn)醫(yī)療技術(shù)的提升，它的費(fèi)用也能不斷降低，同時(shí)還因?yàn)闇p少了其他的治療檢測項(xiàng)目，能夠大幅降低醫(yī)療的成本。很多傳統(tǒng)醫(yī)療單項(xiàng)費(fèi)用看起來并不高，但實(shí)際上卻浪費(fèi)了很多醫(yī)療資源。
最后，從健康的角度來看，精準(zhǔn)醫(yī)療能夠提供一個更全面的健康管理方案，不論是從病情的預(yù)測到病情的治療，精準(zhǔn)醫(yī)療都能夠更精準(zhǔn)地對用戶的病情進(jìn)行較為準(zhǔn)確地把握，能夠幫助患者更全面地管理自己的健康。
總體看來，精準(zhǔn)醫(yī)療還在不斷探索的路上，企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)秉著對生命負(fù)責(zé)的態(tài)度，才能走得更遠(yuǎn)。基因檢測寄托著人類精準(zhǔn)醫(yī)療的夢想，將在不遠(yuǎn)的將來全面走向人類并普及，這個領(lǐng)域也必將會誕生出許多偉大的生物科技企業(yè)。