一种基于GPU的核苷酸分子系统发育树条件似然概率可扩展并行计算方法
贝叶斯与Metropolis-Hastings算法的高效实现让MrBayes成为使用广泛的分子序列系统发育分析工具.然而,分子序列与进化参数的增加导致候选分子树样本空间急剧扩大,使得系统发育树的重构工作面临巨大计算挑战.为降低MrBayes系统发育分析中分子树条件似然概率的计算时间,提高分析效率,近年来出现一批基于图形处理器(GPU)的并行加速方法.为提高并行方法的可扩展性,提出了一种优化的似然概率多线程并行计算方法.根据位点间可变进化速率模型中分子状态似然概率的计算需要对应不同转移概率矩阵,将前期使用多线程对不同位点似然概率的并行计算,进一步分解为多位点间不同转移概率矩阵下的条件似然概率的计算.该策略在不改变单个线程计算传输比的基础上,通过增加线程数量,优化了线程warp间的并行重叠度,提高了并行效率.此外,由于每个线程warp只计算同一种转移概率矩阵下的似然概率,避免了在使用共享内存时不同warp间的同步开销,进一步提升了内核计算效率.所提方法与前期方法在4组实际数据和30组模拟数据上的计算结果表明,在核心似然函数的计算加速上,本文取得的计算性能超过tgMC3(2.0版)和nMC3(2.1.1版)方法,最高达1.78和2.04倍.
MrBayes、似然计算、GPU、并行计算、CUDA编程
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TP399(计算技术、计算机技术)
国家自然科学基金61602026
2023-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共7页
907-913
