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Anno Accademico 2017/18
01QRTIU
Methods and hardware architectures for bioinformatics
Dottorato di ricerca in Ingegneria Informatica E Dei Sistemi - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Acquaviva Andrea ORARIO RICEVIMENTO     20 0 0 0 3
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
*** N/A ***    
Presentazione
PERIODO: NOVEMBRE - DICEMBRE 2017


Il corso intende introdurre i principali algoritmi e architetture HW utilizzate nel campo della bioinformatica per l’analisi biomolecolare (proteine, DNA, RNA), in particolare rivolte alla determinazione di marker di malattie genetiche. Le tecniche affrontate riguarderanno: analisi di dati da sequenziamento massivo parallelo, circuiti regolativi, tecniche di simulazione di docking e folding. Verranno introdotte anche tecniche di simulazione di reti neurali su piattaforme multicore. Infine descritte specifiche implementazioni realizzate nei tool open-source maggiormente utilizzati e le strategie di ottimizzazione su architetture parallele quali computer cluster, massively parallel computers e processori grafici. La parte di laboratorio conterrà esercitazioni sull'uso dei vari tool e sulle tecniche di ottimizzazione per architetture parallele.

Aims of course:
The course will cover the main computational methods and hardware architectures used in bioinformatics for molecular level analysis (proteins, DNA, RNA), specifically oriented to markers of genetic patologies. Among the covered topics: analysis of next generation sequecing data, regulatory networks, Neural network simulation on multicore platforms. 3D modeling and simulation of docking and folding. Specific implementations that can be found in open-source tools will be discussed, as well as their optimized versions for parallel architectures such as computer cluster, massively parallel computers, multicore embedded systems such as Graphic processing units. Lab classes will focus on tool utilization and optimization techniques.
Programma
Programma del corso:
0. Introduzione alla bioinformatica e sistemi informativi biologici: principali tools, strumentazione HW e database
1. Piattaforme parallele per applicazioni di bioinformatica: from high performance computers to multicore embedded platoforms
2. Tecniche di sequenziamento tradizionale e sequenziamento massivo parallelo
3. Modelli e piattaforme HW multicore per la simulazione di reti neurali
4. Accelerazione di algoritmi per la simulazione di dinamiche molecolari
5. Linguaggi per l’ottimizzazione di tool bioinformatici su architetture parallele onchip e a livello cluster (ex. CUDA, Hadoop)
6. Laboratorio: Esercitazioni pratiche su alcuni dei tools studiati e calcolo di prestazioni sulle loro varianti parallelizzate, con applicazione a casi di studio biologici.

Course contents:
0. Introduction to bioinformatics and biological information systems: main tools, hardware and databases
1. Parallel computing platforms for bioinformatics applications: high performance computers and multicore embedded systems
2. Sequence alignment and massive parallel sequencing techniques
3. Algorithms and HW platforms for neural network simulation
4. Molecular dynamics simulation: algorithms and their acceleration
5. Languages for optimization of bioinformatic tools on parallel architectures at cluster and chip level (e.g. CUDA, Hadoop)
6. Lab classes: Practical experience on selected bioinformatics tools and performance evaluation of parallel versions, focusing on concrete biological applications
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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