FPGA-based Stochastic Biochemical Simulator

確率モデル生化学シミュレーションアルゴリズム(SSA)は,定義した生化学システムの確率的挙 動を厳密に計算できるアルゴリズムとして知られている.しかし,SSAの実行には膨大な計算時間が 必要であり,高速な実行環境が求められている.本論文では,高速実行の一手法として,Xilinx 社の FPGA(XC2VP70-5)を用いて,SSA(First Reaction Method)を実行する回路を実装,評価し た結果について述べる.高速化は,パイプライン化した演算ユニットを使い,複数スレッドのシミュ レーションを同時に実行することで実現する.シミュレータ回路は,中間データを BlockRAMに保 持し対象の生化学システムごとの回路再構成を要しない,実用的な構造になっている.ベンチマーク 的に定義できる生化学システム TIS,D4Sで評価した結果,Xeon 2.80GHzによる実行と比較して, TIS では約 83 倍,D4S では約 95 倍のスループット向上が可能であることを確認した.

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