Algoritmos de Altas Prestaciones para el Modelado, Simulación y Detección Temprana de Enfermedades en un Escenario de Medicina Personalizada

IDIFEDER/2018/032 (*)

Este proyecto se centra en el desarrollo de algoritmos de altas prestaciones sobre plataformas de aceleradores gráficos y FPGAs para el modelado, simulación y detección temprana de enfermedades cardiológicas y relacionadas, a partir de técnicas de imagen, modelos fisiológicos y datos genómicos. Estas aproximaciones, fundamentales en un escenario de medicina personalizada, en la que se utilizan características específicas de los pacientes sobre los modelos y clasificadores, requiere de una capacidad de proceso difícilmente accesible.

El proyecto ha permitido poner en marcha una plataforma de computación de alto rendimiento basada en aceleradores gráficos y permitir ofrecerla como un servicio en producción. El equipo, tras la adjudicación de los concursos, dispone de las siguientes características:

  • 14 procesadores Intel Skylake Gold 6130, con 14 cores cada uno.
  • Un total de 5,25 TB de RAM.
  • 21 tarjetas gráficas NVIDIA Tesla V100, con 32 GB de RAM cada una.
  • 2 tarjetas FGPA Arria 10GX.
  • 1 Tarjeta gráfica AMD Instinct MI25.
  • 1 tarjeta NVIDA Tesla P40.
  • Ofrecido mediante nube privada utilizando OpenStack Rocky.

El equipo está siendo utilizado en estos momentos para la resolución de los siguientes problemas:

  • Modelos de aprendizaje profundo para la clasificación de imágenes ruidosas entre sanas, patológicas y potencialmente patológicas.
  • Sistemas de almacenamiento y procesamiento de grandes volúmenes de datos genómicos para la generación de conocimiento mediante la realización de estudios cualitativos de asociación genotipo-fenotipo.
  • Herramienta de apoyo clínico basada en la simulación de modelos cardíacos personalizados.
  • Desarrollo de algoritmos de cálculo numérico optimizados para GPUs que permitan la simulación de la propagación eléctrica del corazón en largos periodos de tiempo.
  • Desarrollo de herramientas que permiten estudiar la seguridad de los fármacos basados en modelos cardíacos personalizados.
  • Herramientas computacionales para facilitar el acceso a recursos de la infraestructura en formato de nube privada, mediante técnicas de virtualización y contenedores sobre recursos que incluyen hardware específico, como GPUs.

Además, está permitiendo establecer colaboraciones con empresas innovadoras de la Comunitat Valenciana en el mismo ámbito:

  • Desarrollo de herramientas de diagnóstico automático para la enfermedad cardiaca reumatoide sobre imágenes de ecocardio, en colaboración con la empresa QUIBIM.
  • Reconstrucción de imágenes a partir de la señal mediante aproximaciones de volumen completo, en colaboración con la empresa TESORO.

(*) Actuación cofinanciada por la Unión Europea a través del Programa Operativo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Comunitat Valenciana 2014-2020, bajo el objetivo: “Promover el desarrollo tecnológico, la innovación y una investigación de calidad”