Efektywna implementacja algorytmu wyszukiwania wzorców genetycznych

W artykule zaprezentowano implementację algorytmu obliczającego stopień podobieństwa sekwencji znaków (genów) do zadanego wzorca. Algorytm wywodzi się z biologii obliczeniowej. Rozwiązania programowe wymagają znacznych zasobów sprzętowych oraz czasu. W badaniach nad algorytmem główny nacisk położono na poznanie jego własności i ich wykorzystanie przy implementacji. Pozwoliło to stworzyć bardzo oryginalna implementację zapewniającą niezwykle oszczędne gospodarowanie zasobami w układzie programowalnym jak i uzyskanie bardzo wysokich częstotliwości pracy.

The paper describes implementation of the computation algorithm in modern, complex programmable hardware devices. The presented algorithm originates from computation biology and works on very long chains of symbols which come from reference patterns of the genome. The software solutions in this field are very limited and need large time and space resources. The main research efforts were aimed at investigating the properties of the searching algorithm. Especially, the influence of the penalty values assigned to the mismatch, insertion and deletion on the algorithm was analysed. This allowed obtaining a completely new algorithm offering extremely efficient implementation and exhibiting the outstanding performance. The Virtex 5 FPGA family was considered to be a target family for the searching algorithm based on the dynamic programming idea. The obtained results are very promising and show the dominance of the dedicated platform over the general purpose PC-based systems.