Comparing genomes is critical for discovering mutations, tracking evolutionary lineages, and advancing cross-species genomics. Fundamentally, this reduces to an O(n^2) string-matching dynamic programming (DP) problem, a challenge that has driven decades of performance research. However, executing a strict O(n^2) DP algorithm is computationally intractable for genomes spanning millions to billions of base pairs. Consequently, modern aligners rely on global heuristics to identify thousands of candidate similarity regions between species. Unfortunately, these methods are burdened by complex serial dependencies. Once candidate regions are identified, the pipeline executes localized DP alignments, which introduce their own non-trivial heuristics and irregular data dependencies. While parallelizing dense, two-dimensional DP is a well-studied problem, accelerating this end-to-end pipeline is significantly more challenging. Parallelizing across candidate regions and offloading irregular, heuristic-laden local alignments to modern hardware (such as GPUs) remains a major hurdle. In this work, we address the challenge of overcoming these serial bottlenecks by optimizing the global pipeline across regions. We take inspiration from four papers: LASTZ, SegAlign, Darwin-WGA, and SNAP, synthesizing findings across each to inform optimizations, which we either prototype or implement directly in LASTZ.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【AI4Science】面向分子科学的数据智能,13页pdf
专知会员服务
29+阅读 · 2023年6月19日
专知会员服务
27+阅读 · 2021年7月21日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
论文浅尝 | 用于知识图中链接预测的嵌入方法 SimplE
开放知识图谱
24+阅读 · 2019年4月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
95+阅读 · 2022年8月2日
VIP会员
最新内容
边缘计算的军事应用
专知会员服务
7+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
9+阅读 · 8月8日
《多域冲突比较支持模型》60页
专知会员服务
14+阅读 · 8月7日
相关VIP内容
【AI4Science】面向分子科学的数据智能,13页pdf
专知会员服务
29+阅读 · 2023年6月19日
专知会员服务
27+阅读 · 2021年7月21日
八篇NeurIPS 2019【图神经网络(GNN)】相关论文
专知会员服务
44+阅读 · 2020年1月10日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员