KONWIHR Projekt: ParBaum-II

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ParBaum-II: Evolutionäre Bioinformatik auf Hochleistungsrechnern und neuartigen parallelen Architekturen

Projektzusammenfassung

Das Maximum Likelihood (ML) Kriterium ist erwiesenermaßen eines der exaktesten Modelle zur Berechnung phylogenetischer Bäume. Jüngste Fortschritte im Bereich der Suchalgorithmen und im Hochleistungsrechnen haben eine neue Generation ML-basierter Programme zur Stammbaumberechnung hervorgebracht, die die Analyse mehrerer Tausend Sequenzen ermöglichen. Durch neue sog. wet-lab Techniken wie Pyrosequencing wird jedoch die Gewinnung von Sequenzdaten stetig beschleunigt. Die Entwicklung neuer Algorithmen und Techniken, die nötig sind um dieser kontinuierlich steigenden Datenflut Herr zu werden, kann mit dieser Geschwindigkeit kaum mithalten. Die Hauptziele dieses Projekts werden deshalb sein, innovative Parallelisierungsstrategien für solche Analysen aufzuzeigen und zu entwickeln sowie neue parallele Computerarchitekturen und Programierparadigmen zur Rekonstruktion phylogenetischer Bäume zu evaluieren. Neben der Entwicklung solcher proof-of-concept Parallelisierungen wird ein besonderer Fokus auf der Entwicklung von frei zugänglichen open-source Bioinformatik Tools liegen, die für Produktionsläufe genutzt werden können und mithin zur Gewinnung neuer biologischer und medizinischer Erkenntnisse beitragen werden. Ein wichtiger Bestandteil dieses Projekts wird daher die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Biologen bei der Anaylse von großen Datensätzen auf Systemen wie dem HLRB II oder dem IBM BlueGene/L am San Diego Supercomputer Center sein.

KONWIHR-Förderung

  • ParBaum-II ist ein Folgeprojekt von ParBaum
  • KONWIHR-Förderung von ParBAUM-II: 9/2008 - 8/2011

Kontakt:

  • Dr. Alexandros Stamatakis, The Exelixis Lab, Lehrstuhl für Bioinformatik (I12), Fakultät für Informatik, TU-München
  • Prof. Arndt Bode, Lehrstuhl für Rechnertechnik und Rechnerorganisation, Fakultät für Informatik, TU-München

Projektbearbeiter:

  • Dipl.-Inf. Michael Ott, Lehrstuhl für Rechnertechnik und Rechnerorganisation, Fakultät für Informatik, TU-München

Ausgewählte Veröffentlichungen

  • S. Berger, D. Krompass, A. Stamatakis: Performance, accuracy, and web server for evolutionary placement of short sequence reads under maximum likelihood, Systematic Biology, 60(3) (2011) 291. External link:
  • E. Lee, A. Cibrián-Jaramillo, S.-O. Kolokotronis, M. Katari, A. Stamatakis, M. Ott, J. Chiu, D. Little, D. Stevenson, R. McCombie, R. Martienssen, G. Coruzzi, R. DeSalle: Functional Phylogenomics of the Origin and Diversity of Seed Plants, PLOS Genetics, (2011).
  • S. Berger and A. Stamatakis: Aligning short reads to reference alignments and trees, Bioinformatics, 27:(15) (2011) 2068-2075. External link:
  • F. Izquierdo-Carrasco and A. Stamatakis: Computing the phylogenetic likelihood function out-of-core, Workshop Proceedings of the 25th IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing, (2011).
  • S. Berger, A. Stamatakis: Accuracy and performance of single versus double precision arithmetics for maximum likelihood phylogeny reconstruction, Lecture Notes in Computer Science, Springer, 6068 (2010) 270-279. External link:
  • M. Ott: Inference of Large Phylogenetic Trees on Parallel Architectures, Dissertation, Fakultät für Informatik, Technische Universität München, (2010). External link:
  • W. Pfeiffer, A. Stamatakis: Hybrid MPI/Pthreads Parallelization of the RAxML Phylogenetics Code, Workshop Proceedings of the 24th IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing, (2010). External link:
  • A. Stamatakis, N. Alachiotis: Time and Memory efficient Likelihood-based Tree Searches on gappy Phylogenomic Alignments, Proceedings of the 18th Annual International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology, (2010).
  • A. Stamatakis, Z. Komornik, S. Berger: Evolutionary Placement of Short Sequence Reads on Multi-Core Architectures, Proceedings of the 8th ACS/IEEE International Conference on Computer Systems and Applications, (2010). External link:
  • A. Hejnol, M. Obst, A. Stamatakis, M. Ott, G. W. Rouse, G. D. Edgecombe, P. Martinez, J. Baguñà, X. Bailly, U. Jondelius, M. Wiens, W. E. G. Müller, E. Seaver, W. C. Wheeler, M. Q. Martindale, G. Giribet, C. W. Dunn: Assessing the root of bilaterian animals with scalable phylogenomic methods, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 276:(1677) (2009) 4261-4270. External link:
  • M. Ott, A. Stamatakis: Preparing RAxML for the SPEC MPI Benchmark Suite, Transactions of the Fourth Joint HLRB and KONWIHR Review and Results Workshop (Ed: S. Wagner, M. Steinmetz, A. Bode, and M. M. Müller), Springer, (2009).
  • A. Stamatakis, M. Ott: Load Balance in the Phylogenetic Likelihood Kernel, Proceedings of the 38th International Conference on Parallel Processing, (2009). External link:
  • A. Stamatakis, M. Ott: Efficient Computation of the Phylogenetic Likelihood Function on Multi-Gene Alignments and Multi-Core Architectures, Philosophical Transaction of the Royal Society B, 363:(1512) (2008) 3977-3984. External link:
  • A. Stamatakis, M. Ott: Exploiting Fine-Grained Parallelism in the Phylogenetic Likelihood Function with MPI, Pthreads, and OpenMP: A Performance Study, Lecture Notes in Computer Science (Ed: M. Chetty, A. Ngom, and S. Ahmad), Springer, 5265 (2008) 424-435. External link:
  • Bitte beachten Sie zusätzlich auch die bei ParBaum aufgefuührten Veröffentlichungen