三井情報とNTTドコモビジネス、分散GPUを活用した大規模ゲノム解析実証

分散GPUによる大規模ゲノム解析の実証

概要

　三井情報株式会社（以下、MKI）とNTTドコモビジネス株式会社（以下、ドコモビジネス）が共同で、全国広域分散GPU環境を利用した大規模なゲノム解析の実証実験を行いました。この実証では、バイオ分野におけるゲノム解析データの迅速な処理を目指し、解析時間が従来よりも25%から29%短縮されることを確認しました。

研究背景

　近年、ゲノム医療推進法の施行や個人情報保護法の改正により、国内でのゲノムデータの利活用が進んでいます。しかし、研究機関ではゲノムデータが急激に増加しており、人的資源や計算資源が不足するという課題が浮き彫りになっています。
特に、ペタバイト級のデータを扱う際には、従来の計算環境では処理に長い時間がかかることが多く、研究者による仮説検証のスピードが求められています。さらに、GPUやストレージといった高性能計算資源の価格上昇や供給制約も課題となっています。

実証実験の内容

　本実証実験では、MKIが研究開発したストレージアクセスの最適化技術と、ドコモビジネスの提供する「GPU over APN Testbed」を活用し、全国5カ所に配置されたGPU環境でゲノム解析を実施しました。これにより、1つの地点で行われていた解析を分散して行うことで、処理効率の向上を図りました。

ユースケース

　本実証では、以下の特定のユースケースを設定しました。
1. 特定の染色体領域に変異を持つ検体の特定。
2. 特定の疾患リスクを持つ遺伝型の検体数の集計。
3. がんの発症に関連するドライバー変異を持つ220種類の変異の特定。

　これらのユースケースでは、IGSR（International Genome Sample Resource）が提供する約5TBのゲノム解析データを使用しています。

結果

　実証実験の結果、全国5拠点で分散処理を行った際の解析時間が1拠点での処理と比較して大幅に短縮されることが確認されました。

- ユースケース1: 134.4秒から33.5秒へ（25%短縮）
- ユースケース2: 99.9秒から28.6秒へ（29%短縮）
- ユースケース3: 102.3秒から28.9秒へ（28%短縮）

今後の展望

　今後、MKIとドコモビジネスは、この実証実験から得られた知見を基に、増加するゲノムデータへの対応を進めます。両社はそれぞれの強みを生かして、データ利活用の高度化や研究生産性向上を目指す方針です。特にMKIは、独自の高速検索技術を進化させ、ゲノム解析データの効率的な活用に取り組む姿勢を示しています。ドコモビジネスも、様々な産業におけるデータ解析のユースケース創出に努めるとのことです。