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導入事例

2012/06/04

[導入事例] 東京工業大学 秋山研究室 様

東京工業大学 秋山研究室様にクラスタシステムを導入して頂きましたのでご感想をお聞きしました。

研究内容

秋山研究室では、バイオインフォマティクス(生命情報科学)の研究を行っています。バイオインフォマティクスとは、生物学や医学等の膨大な情報をコンピュータで解析し、規則性を発見したり、実験を助けるような予測や予言を行うことを目的とした学問分野です。

特に、最新のアルゴリズムやパターン認識などの技法、また東京工業大学が保有する我が国トップレベルのスパコン(TSUBAME)を活用した大規模計算などを強みとして、計算工学の専門家の観点からバイオインフォマティクスに実用的な貢献をすることを目指しています。

秋山研究室では現在、タンパク質のドッキング計算、薬物動態予測、DNA配列解析などの分野を中心として、大規模な実データを用いた研究開発を進めています。 2007年に創設された、まだ比較的新しい研究室です。

 

導入にあたって

研究テーマとしてタンパク質と薬剤などの化合物のドッキングを、フラグメント分子軌道法などを用いて計算します。並列計算機上での高速計算により、タンパク質の突然変異と薬剤のドッキング強度との関係などを調べようとしています。

また研究室では断片情報から元の分子を推定するために、ノイズに強い確率的な数理モデルを提案し、データベース内の既知情報と計測スペクトルを高速に比較する並列ソフトウェアを開発しています。

これらの研究テーマを今後更に発展させるために最新PCクラスタを活用した大規模な並列計算システムの導入が必要となりました。

導入システム

今回のCluster導入に関しては、当初12ノード程度の計算サーバが必要であると考えていましたが、手持ちのラックには10Uのスペースしかなく、物理的にあきらめていましたが、HPCテックが大手メーカでは実現していない1U2ノードの計算サーバを取り扱っていたことで、この限られたスペース に予定していた12ノードの計算サーバを実装することができました。

各計算ノードは物理的には通常のサーバより小型化していますが、性能面を比べると、DUAL CPU、64GBメモリを搭載しており、通常のサーバと変わらない演算能力を持っています。

また、各ノードには、InfiniBand QDR(40Gbps)高速ネットワークを搭載することにより、ノード間通信におけるロスを極力軽減させることができ、これからの研究における計算やシミュレーションに大いに役立つと考えております。

今後の展望

DNA配列を超高速に読み取る新型のシーケンサからは、大量の断片配列のデータが得られます。

今後はこれらの断片に対して必要になるマッピングやアセンブリと呼ばれる情報処理をGPU(Graphic Processing Unit)技術なども用いてさらに高速に行いたいと思っています。

 

秋山研究室が開発したソフトウェア事例

 

CPathPred http://www.bi.cs.titech.ac.jp/CPathPred/
『薬物のクリアランス経路を知ることは薬物動態を解析する上で重要な情報となる。我々は、化合物の4つの物理化学的特徴量 (fup, MW, LogD, charge) からサポートベクターマシン(SVM)、矩形領域法、Boosting の3種類の機械学習の各手法を用いてクリアランス経路を予測する研究を行っている。このうち本Webサービスでは、論文に掲載された「矩形領域法」によるクリアランス経路予測を提供する。』
MEGADOCK(開発中) http://www.bi.cs.titech.ac.jp/web/softwere/megadock
『タンパク質間相互作用(Protein- Protein Interaction,PPI)に関するネットワークの解明は、細胞システムの理解や構造ベース創薬に重要な課題であり、網羅的 PPI予測手法の確立が求められている。タンパク質立体構造データ群から網羅的に相互作用の可能性を予測するために、我々は立体形状の相補性と物理化学的性質に基づくタンパク質ドッキングの手法を研究してきた。本研究のプロジェクトの一環として新たに開発したMEGADOCKシステムは、高速なドッキング計算を行うための様々な工夫を取り入れており、中でも rPSC スコアと呼ぶスコア関数は、既存ツールのZDOCKと比べて同等の精度を維持しながらも約4倍の速度向上を実現し、網羅的計算を現実のものとした。』

最後に

弊社製品をお選びいただき、心より感謝申し上げます。秋山研究室のこれからのご発展とご健勝をお祈り申し上げます。

弊社では、科学技術計算や解析などの各種アプリケーションについて動作検証を行い、
すべてのセットアップをおこなっております。

お客様が必要とされる環境にあわせた最適なシステム構成をご提案いたします。

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