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(1)

富士通の

富士通の

バイオインフォマティクスへの取り組み

バイオインフォマティクスへの取り組み

March

March

5

5

, 2002

, 2002

富士通株式会社

富士通株式会社

計算科学技術センター

計算科学技術センター

)

)

奥田

奥田

m.

(2)

Contents

Contents

l

l

富士通のバイオインフォマティクへの取り組み

富士通のバイオインフォマティクへの取り組み

Ø

Ø

歴史

歴史

実績

実績

Ø

Ø

バイオインフォマティク向けソリューション体系

バイオインフォマティク向けソリューション体系

l

l

代表的なソリューションのご紹介

代表的なソリューションのご紹介

Ø

Ø

Post Genome Platform

Post Genome Platform

Ø

Ø

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

l

(3)

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

1983

1983

化学情報管理システム

化学情報管理システム

(

(

米国

米国

MDL

MDL

社製

社製

MACCS

MACCS

)

)

1986

1986

分子モデリングシステム

分子モデリングシステム

(

(

呉羽化学

呉羽化学

工業共同開発

工業共同開発

ANCHOR

ANCHOR

)

)

構造活性相関研究支援システ

構造活性相関研究支援システ

(ADAPT

(

ADAPT

)

)

1991

1991

バイオ研究支援統合システム

バイオ研究支援統合システム

(

(

BIORESEARCH Series

BIORESEARCH Series

)

)

1993

1993

半経験的分子軌道法アプリ

半経験的分子軌道法アプリ

(

(MOPAC

MOPAC

)

)

1996

1996

HTS

HTS

データ管理システム

データ管理システム

(

(

英国

英国

OMG

OMG

社製

社製

RS

RS

33

HTS

HTS

)

)

1997

1997

代謝マップ

代謝マップ

DB

DB

システム

システム

(

(

Biofrontier

Biofrontier

)

)

化学

化学

&

&

バイオ分野への取り組みの歴史

バイオ分野への取り組みの歴史

トピックス

トピックス

1986

1986

(

(

)

)

蛋白工学研究所

蛋白工学研究所

出資参加

出資参加

1991

1991

分子進化学解析システム

分子進化学解析システム

(SINCA)

(

SINCA)

国立遺伝学研究所殿

国立遺伝学研究所殿

と共同

と共同

研究開発

研究開発

1998

1998

JBiC

JBiC

設立、

設立

バイオ

バイオ

EC

EC

プロジェク

プロジェク

に参加

に参加

2000

2000

ライフサイエンス推進室

ライフサイエンス推進室

設立

設立

レスター・レキシコ・サイエンシ

レスター・レキシコ・サイエンシ

(

(

)

)

設立

設立

2001

2001

富士通研究所ナノ

富士通研究所ナノ

&

&

バイオ研究

バイオ研究

Grp

Grp

.

.

立ち上げ

立ち上げ

2002

2002

Bioinformatics

Bioinformatics

ソリューション

ソリューション

提供開始

提供開始

(4)

MOLECULAR DYNAMICS

MOLECULAR DYNAMICS

MASPHYCMASPHYC

MASPHYC

MASPHYC

WinMASPHYC

WinMASPHYC

for VP for VP for Sun WS for Sun WS

83

83

84

84

85

85

86

86

87

87

94

94

95

95

96

96

97

97

98

98

99

99

00

00

01

01

02

02

Main Frame computer

WS software Client/Server Soft

Web computing

for WS

for WS

for Mainframe f or SGI WS

for Mainframe f or SGI WS

ADAPT ADAPT

ADAPT ADAPT

TsarTsar

TOPKAT TOPKAT

LEAD EVOLUTION

LEAD EVOLUTION

Emil

Emil

MACCS/MACCS MACCS/MACCS--IIII ISIS ISIS

REACCS

REACCS

ChemDraw

ChemDraw

/ ChemOffice

/

ChemOffice

RS

RS

33

discovery

discovery

ChemLib

ChemLib

BioFrontier

BioFrontier

CHEMICAL

CHEMICAL

INFORMATION

INFORMATION

MANAGEMENT

MANAGEMENT

SYSTEMS

SYSTEMS

WinMOPAC WinMOPAC MOPAC93 MOPAC93

for Mainframe for SGI WS

for Mainframe for SGI WS

MOPAC2000

MOPAC2000

CAChe

CAChe

MOLECULAR ORBITAL

MOLECULAR ORBITAL

MOPAC2002

MOPAC2002

富士通の計算化学

富士通の計算化学

PKG

PKG

の歴史

の歴史

KAMELO

KAMELO for WSfor WS

CHEMICAL SPREADSHEET

CHEMICAL SPREADSHEET

MOLECULAR

MOLECULAR

MODELING

MODELING

ANCHOR ANCHOR ANCHOR ANCHOR--IIII

(5)

アプリケーションパッケージ導入実績

アプリケーションパッケージ導入実績

Bioinformatics

Bioinformatics

110

110

システム

システム

Cheminformatics

Cheminformatics

40

40

システム

システム

Modeling

Modeling

解析

解析

200

200

システム

システム

パソコンパッケージ

パソコンパッケージ

(Modeling

(

Modeling

Cheminformatics

Cheminformatics

)

)

国内

国内

15,000

15,000

本以上

本以上

global 30,000

(6)

バイオ関連システム開発実績

栄研化学

栄研化学

(

(

)

)

殿

殿

LAMP

LAMP

法プライマ設計システム

法プライマ設計システム

東京都老人医療センター殿

東京都老人医療センター殿

老年病

老年病

DNA

DNA

多型

多型

DB

DB

明治製菓

明治製菓

(

(

)

)

殿

殿

MEIBIS

MEIBIS

(

(MEiji

MEiji

Integrated BioInformatics

Integrated

BioInformatics

System)

System)

Bioinformatics

Bioinformatics

30

30

社・機関

社・機関

等々

等々

プラットフォーム、アプリを含んだトータルなバイオ関

連システムを数多く構築

(7)

東京都老人医療センター殿

日本経済新聞 2001年

明治製菓

明治製菓

(

(

)

)

殿

殿

化学工業日報

化学工業日報

2001

2001

バイオ関連システム開発実績

(

)

(8)

共同研究への参画

共同研究への参画

H.12

H.12

年度∼

年度∼

JBiC

JBiC

SNPs

SNPs

頻度解析センター」

頻度解析センター」

東京大学医科学研究所

東京大学医科学研究所

中村先生

中村先生

H.12

H.12

年度

年度

遺伝子多型情報に基づく疾患遺伝子探索」

遺伝子多型情報に基づく疾患遺伝子探索」

徳島大学ゲノム機能研究センター

徳島大学ゲノム機能研究センター

板倉先生

板倉先生

NEDO

NEDO

H.12

H.12

年度

年度

P450

P450

薬物代謝酵素

薬物代謝酵素

DB

DB

九州大学

九州大学

大村先生

大村先生

NEDO

NEDO

H.11

H.11

年度

年度

「タンパク機能解析」

「タンパク機能解析」

国立遺伝学研究所

国立遺伝学研究所

五條堀先生

五條堀先生

等々

(9)

国立遺伝学研究所

国立遺伝学研究所

(

(

NIG)

NIG)

殿

殿

:

:

VPP5000/12,

VPP5000/12,

PRIMEPOWER2000/128

PRIMEPOWER2000/128

×

×

2

2

産総研

産総研

生物情報解析研究センター殿

生物情報解析研究センター殿

:

:

PRIMERGY N400

PRIMERGY N400

科学技術振興事業団

科学技術振興事業団

(

(

JST)

JST)

殿

殿

:

:

VPP300/16, PRIMEPOWER600/4

VPP300/16, PRIMEPOWER600/4

理研ゲノム科学総合研究センター

理研ゲノム科学総合研究センター

(GSC)

(

GSC)殿

殿

: GP7000F

:

GP7000F-

-M2000/52

M2000/52 

等々

バイオ関連システム導入

バイオ関連システム導入

&

&

サポート実績

サポート実績

岡崎国立共同研究機構殿

岡崎国立共同研究機構殿

:

:

VPP5000/30

VPP5000/30

生物分子工学研究所

生物分子工学研究所

(

(

BERI)

BERI)

殿

殿

:

:

VX/4, PC

VX/4, PC

クラスタ

クラスタ

(10)

Internet GP7000Sm1000×2set CPU:UltraSPARC-II (400MHz)×64 Main memory:64GB Disk: 500GB Backup instrument:TIMBERWOLF(350GB)

VPP5000 / 12PE

vector processor: 9.6GFLOPS×12 Main memory :176GB Disk :576GB

PRIMEPOWER2000 ×2set

CPU:SPARC64-GP(450MHz)×128 Main memory: 128GB Disk: 5TB

Graphics server Bio simulation database server

Large volume backup management Server

Network server(4set)

Database server B

Genome analysis sever

GP7000Sm350 ×4set CPU:UltraSPARC II(400MHz)×2 Main memory:1GB Disk: 150GB/500GB GP7000Sm350 CPU:UltraSPARC II(400MHz)×4 Main Memory : 4GB Disk : 500GB GP7000Sm650 CPU:UltraSPARC II(400MHz)×12 Main memory: 12GB Disk: 3TB GP7000Sm550 ×2set CPU:UltraSPARC II(400MHz)×12 Main memory: 12GB Disk: 2.3TB GP7000Sm350 CPU: UltraSPARC II (400MHz)×6 Main memory :6GB Disk:300GB Backup equipment: TIMBERWOLF (350GB) SGI Onyx3000 CPU:R12000(300MHz)×8 Main memory: 500GB Backup equipment: TIMBERWOLF (350GB) SGI Onyx3000 CPU:R12000(300MHz)× 8 Main memory:4GB Disk: 500GB Backup equipment: TIMBERWOLF(350GB) DeCypher D40 - B15 GP7000Sm350 CPU:UltraSPARCII(400MHz)×1 Main memory:1GB Disk:500GB

Backup instrument :POWDERHORN (100TB)

Homology Search

Server(2set)

SuperSINET

Super Computer

Large scale

analysis server(2set)

Genome information server

ftp

Server(2set)

国立遺伝学研究所殿

(11)

インターネットへ

インターネットへ

GigabitEthernet

GigabitEthernet

ユーザ端末

ユーザ端末

ユーザネットワーク

ユーザネットワーク

バックアップサーバ

バックアップサーバ

FUJITSU GP7000F

FUJITSU GP7000F

  

  

M400

M400

DB

DB

提供サーバ

提供サーバ

FUJITSU GP7000F M2000

FUJITSU GP7000F M2000

(52CPU/52GBMem)

(52CPU/52GBMem)

FUJITSU GR720

FUJITSU GR720

(

(

TB

TB

SOMY

SOMY

PetaSite

PetaSite

計算サーバ

計算サーバ

Compaq GS320

Compaq GS320

×

×

2

2

ファイルサーバ

ファイルサーバ

IBM p680 S85

IBM p680 S85

5TB

5TB

多目的サーバ

多目的サーバ

FUJITSU GP7000F

FUJITSU GP7000F

  

  

M200

M200

SN200 SN200

理研ゲノム科学総合研究センター殿システム

理研ゲノム科学総合研究センター殿システム

(12)

Contents

Contents

l

l

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

Ø

Ø

歴史・実績

歴史・実績

Ø

Ø

バイオインフォマティク向けソリューション体系

バイオインフォマティク向けソリューション体系

l

l

代表的なソリューションのご紹介

代表的なソリューションのご紹介

Ø

Ø

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

Ø

Ø

Post Genome Platform

Post Genome Platform

l

(13)

PKG

PKG、

ASP

ASP

contents

contents

System Integration

System Integration

ゲノム解読

ゲノム解読

ポストゲノム

ポストゲノム

ドラッグデザイン

ドラッグデザイン

ゲノム創薬及び

ゲノム創薬及び

研究情報管理

研究情報管理

/

/

研究ワークフローの

研究ワークフローの

設計∼開発を戦略的にデザイン

設計∼開発を戦略的にデザイン

バイオ

バイオ

研究

研究

IT

IT

ベンダ

ベンダ

バイオインフォマティクスの動向

バイオインフォマティクスの動向

(14)

評価・再検討

評価・再検討

解析・研究

解析・研究

設計∼構築∼運用

設計∼構築∼運用

研究現場調査

研究現場調査

国内外動向調査

国内外動向調査

戦略

戦略

評価・再検討

評価・再検討

解析・研究

解析・研究

設計∼構築∼運用

設計∼構築∼運用

研究現場調査

研究現場調査

国内外動向調査

国内外動向調査

戦略

研究開発の

研究開発の

速度が加速

速度が加速

研究開発競争

研究開発競争

の激化

の激化

情報の動きの

情報の動きの

ウォッチが大変

ウォッチが大変

実験機器・実験手法の

実験機器・実験手法の

進歩が速い

進歩が速い

維持・運用コストが

維持・運用コストが

年々増大

年々増大

データフォーマットが

データフォーマットが

不統一

不統一

バイオインフォマティクス

バイオインフォマティクス

要員の育成

要員の育成

バイオインフォマティクス現場の課題

バイオインフォマティクス現場の課題

大規模・高速の

大規模・高速の

計算が必要

計算が必要

(15)

評価・再検討

評価・再検討

解析・研究

解析・研究

設計∼構築∼運用

設計∼構築∼運用

研究現場調査

研究現場調査

国内外動向調査

国内外動向調査

戦略

戦略

受託解析

受託解析

サービス

サービス

知識情報処理技術

知識情報処理技術

Agent

Agent

技術

技術

アウトソーシング

アウトソーシング

サービス

サービス

XML

XML

による

による

データ標準化

データ標準化

システム構築

システム構築

サービス

サービス

Bioinformatics

Bioinformatics

ソリューション

ソリューション

PKG

PKG

ソフト

ソフト

コンサルティング

コンサルティング

ITベンダが提供できる解決策

ITベンダが提供できる解決策

高速サーバ

高速サーバ

(16)

富士通の

富士通の

Bioinformatics

Bioinformatics

ソリューション

ソリューション

分子軌道計算

分子軌道計算

分子動力学計算

分子動力学計算

化学情報管理

化学情報管理

QSAR

QSAR

遺伝子探索

遺伝子探索

毒性予測

毒性予測

HTS

HTS

遺伝子

遺伝子

アノテーション

アノテーション

代謝・活性予測

代謝・活性予測

PRIMEPOWER

PRIMEPOWER

VPP5000

VPP5000

統計解析

統計解析

インターネット

インターネット

情報検索

情報検索

知識情報処理

知識情報処理

高速コンパイラ

高速コンパイラ

ベクトル

ベクトル

/

/

並列

並列

チューニング

チューニング

セキュリティ

セキュリティ

エージェント

エージェント

富士通のノウハウを結集

富士通のノウハウを結集

(17)

Web Solution

Web Solution

固有の研究フロー

固有の研究フロー

のシステム化

のシステム化

LabBook

ChemOffice WebServer

バイオ研究・創薬研究のアプリケーションソフトを統合

バイオ研究・創薬研究のアプリケーションソフトを統合

Outsourcing

Outsourcing

専門家リソースの活用

専門家リソースの活用

【受託解析・コンサルティング

受託解析・コンサルティング】

【システム運用】

【システム運用】

Application

Application

目的別専門

目的別専門

PKG

PKG

の提供

の提供

GeneDiscovery BioFrontier Genomic XML Browser RS3 HTS TOPKAT CAChe WinMOPAC ChemDraw

研究所内システム

研究所内システム

富士通のバイオインフォマティックス・ソリューション体系

富士通のバイオインフォマティックス・ソリューション体系

Infrastructure

Infrastructure

バイオに最適化された

バイオに最適化された

インフラの提供

インフラの提供

Post Genome Platform

(18)

Contents

Contents

l

l

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

Ø

Ø

歴史・体制

歴史・体制

Ø

Ø

バイオインフォマティク向けソリューション体系

バイオインフォマティク向けソリューション体系

l

l

代表的なソリューションのご紹介

代表的なソリューションのご紹介

Ø

Ø

Post Genome Platform

Post Genome Platform

u

u

コンセプト

コンセプト

u

u

ソフトウエア

ソフトウエア

u

u

ハードウエア

ハードウエア

Ø

Ø

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

l

l

まとめ

まとめ

(19)

fastDN A fastDN A BLAST BLAST EM BL PD B Swiss Prot PIR GenB ank FASTA FASTA

現場のインフラの課題を情報屋が解釈すると

現場のインフラの課題を情報屋が解釈すると

l

l

大規模・広域分散データ

大規模・広域分散データ

のアクセス

のアクセス

&

&

管理問題

管理問題

l

l

データ形式変換問題

データ形式変換問題

l

l

大規模データベースの

大規模データベースの

管理

管理

&

&

高速検索問題

高速検索問題

公開データ、優れたプログラム

公開データ、優れたプログラム

が世界規模で散在、色々な形

が世界規模で散在、色々な形

で存在し、さらに爆発的に増大

で存在し、さらに爆発的に増大

して収集、更新、アクセスが大

して収集、更新、アクセスが大

変。

変。

大量のデータから自分の欲し

大量のデータから自分の欲し

い情報を早く、正確に取り出し

い情報を早く、正確に取り出し

たい。

たい。

自分の研究のためには各種

自分の研究のためには各種

のデータ、プログラムを組み合

のデータ、プログラムを組み合

わせ、連携した複雑な処理が

わせ、連携した複雑な処理が

必要

必要

複雑なタンパク質の構造・挙

複雑なタンパク質の構造・挙

動の解明、タンパク質と他の

動の解明、タンパク質と他の

化合物の相互作用の解明を

化合物の相互作用の解明を

早く・精密に行いたい。

早く・精密に行いたい。

l

l

処理プロセス

処理プロセス

&

&

情報フロー

情報フロー

の管理・制御問題

の管理・制御問題

l

l

超高速の数値シミュレー

超高速の数値シミュレー

ション問題

ション問題

解析シナリオ Motif解析

(20)

Post Genome Platform

Post Genome Platform

問題解決に向けてのインフラソリューションの提案

問題解決に向けてのインフラソリューションの提案

*: *: 開発コード名開発コード名

バイオ統合ブラウザ

バイオ統合ブラウザ

サービス

サービス

システム構築、アプリ最適化、システム利用

システム構築、アプリ最適化、システム利用

&

&

運用支援

運用支援

ソフトウエアプラットフォーム

ソフトウエアプラットフォーム

バイオインフォマティクス統合ソフトウエア

バイオインフォマティクス統合ソフトウエア

EIDOS

EIDOS

*

*

(

(

Web

Web

サービス連携、

サービス連携、

DB&

DB&

プログラム

プログラム

I/F

I/F

ブラウザビュー統合

ブラウザビュー統合

)

)

ハードウエアプラットフォーム

ハードウエアプラットフォーム

超高速計算・大容量データ処理を実現

超高速計算・大容量データ処理を実現

次期

次期

HPC

HPC

サーバ

サーバ

PRIMEPOWER

PRIMEPOWER

PC

PC

クラスタ

クラスタ

特許 特許 情報 情報 実験 実験 データ データ 文献 文献 情報 情報

最適化された共通ライブラリ

最適化された共通ライブラリ

超高速

超高速

XML

XML

検索

検索

超高速テキスト検索

超高速テキスト検索

BSML

BSML

コンバータ

コンバータ

タンパク質解析

タンパク質解析

MOPAC

MOPAC

相同性検索

相同性検索

BLAST

BLAST

GRID

GRID

I/F

I/F

遠隔地の各種資源

遠隔地の各種資源

(21)

Contents

Contents

l

l

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

Ø

Ø

歴史・体制

歴史・体制

Ø

Ø

バイオインフォマティク向けソリューション体系

バイオインフォマティク向けソリューション体系

l

l

代表的なソリューションのご紹介

代表的なソリューションのご紹介

Ø

Ø

Post Genome Platform

Post Genome Platform

u

u

コンセプト

コンセプト

u

u

ハードウエア

ハードウエア

u

u

ソフトウエア

ソフトウエア

Ø

Ø

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

l

l

まとめ

まとめ

(22)

バイオインフォマティックに最適な

バイオインフォマティックに最適な

ハードウエアプラットフォーム

ハードウエアプラットフォーム

大規模データ処理

大規模データ処理

&

&

超高速処理を実現する

超高速処理を実現する

UNIX

UNIX

サーバ

サーバ

効率的な専用処理を実現する

効率的な専用処理を実現する

PC

PC

クラスタ

クラスタ

PRIMEPOWR

PRIMEPOWR

よる大規模

よる大規模

&

&

超高速

超高速

DB

DB

ハンドリング

ハンドリング

Ø

Ø

拡張性・信頼性に優れた

拡張性・信頼性に優れた

Solaris

Solaris

サーバ

サーバ

Ø

Ø

高信頼・超高速ファイルシステム

高信頼・超高速ファイルシステム

次期

次期

HPC

HPC

サーバ

サーバ

による超高速シミュレーション

による超高速シミュレーション

Ø

Ø

世界最高性能、

世界最高性能、

TBクラスメモリの次世代

TB

クラスメモリの次世代

HPCサーバ

HPC

サーバ

大規模

大規模

PC

PC

クラスタ

クラスタ

ホストサーハ

ホストサーハ

並列版専用アプリ

並列版専用アプリ

による効率的な

による効率的な

処理の実現

処理の実現

幅広い製品レンジの

幅広い製品レンジの

PRIMERGY

PRIMERGY

PC

PC

クラスタ

クラスタ

Ø

Ø

CPU : Pen3,Pen4

CPU : Pen3,Pen4

1way

1way

4Way

4Way

Ø

Ø

インターコネクト

インターコネクト

:

:

Myrinet

Myrinet

GigabitEthernet

GigabitEthernet

Ø

Ø

並列環境

並列環境

: Score,

:

Score, Beowolf

Beowolf型

次期

次期

HPC

HPC

サーバ

サーバ

高速ディスク装置

高速ディスク装置

DB

DB

大規模データ処理

大規模データ処理

超高速シミュレーション

超高速シミュレーション

(23)

次期

次期

HPC

HPC

サーバのご紹介

サーバのご紹介

ベクトルスパコンの技術と大規模スカラサーバの技術

ベクトルスパコンの技術と大規模スカラサーバの技術

を融合したバイオインフォマティックスに最適な

を融合したバイオインフォマティックスに最適な

次世代

次世代

HPC

HPC

サーバ

サーバ

を提供予定

を提供予定

VPP5000

VPP5000

ベクトル技術

ベクトル技術

命令の先行制御技術

命令の先行制御技術

高速クロスバによる

高速クロスバによる

分散メモリ並列化技術

分散メモリ並列化技術

高性能コンパイラ

高性能コンパイラ

PRIMEPOWER

PRIMEPOWER

共有メモリ並列化技術

共有メモリ並列化技術

メモリアクセス

メモリアクセス

先行制御技術

先行制御技術

次期HPCサーバ

(24)

次期

次期

HPC

HPC

サーバのご紹介

サーバのご紹介

特徴

特徴

l

l

超高速なバイオシミュレーションを実現する

超高速なバイオシミュレーションを実現する

世界最高速

世界最高速

システム

システム

over 1GHz

over 1GHz

プロセッサ

プロセッサ

1

1

ノード

ノード

: 500

: 500

Gflops

Gflops

以上

以上

システム

システム

: 60

: 60

Tflops

Tflops

以上

以上

l

l

バイオ特有な大規模計算

バイオ特有な大規模計算

&

&

複雑かつ大規模な検索を

複雑かつ大規模な検索を

実現する

実現する

世界最大規模のメモリ容量

世界最大規模のメモリ容量

1

1

ノード

ノード

: 0.5

: 0.5

TB

TB

システム

システム

: 64TB

: 64TB

l

l

大規模なバイオデータ処理を実現する

大規模なバイオデータ処理を実現する

世界最大規模の

世界最大規模の

スケーラビリティ

スケーラビリティ

1

1

ノード

ノード

: 128

: 128

CPU

CPU

システム

システム

: 16,000

: 16,000

cpu

cpu

以上

以上

ノード間高速光コネクト

ノード間高速光コネクト

l

l

大規模システムの導入を可能とした運用・設置性

大規模システムの導入を可能とした運用・設置性

メインフレーム並の

メインフレーム並の

高信頼性

高信頼性

高密度実装、省電力設計

高密度実装、省電力設計

(25)

Contents

Contents

l

l

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

Ø

Ø

歴史・体制

歴史・体制

Ø

Ø

バイオインフォマティク向けソリューション体系

バイオインフォマティク向けソリューション体系

l

l

代表的なソリューションのご紹介

代表的なソリューションのご紹介

Ø

Ø

Post Genome Platform

Post Genome Platform

u

u

コンセプト

コンセプト

u

u

ハードウエア

ハードウエア

u

u

ソフトウエア

ソフトウエア

Ø

Ø

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

l

l

まとめ

まとめ

(26)

ユーザ固有の

解析アプリ

DB

DB

実験データ

DB

DB

ユーザ固有の

DB

スパコンによる

解析処理

PCクラスタによる

データ検索&解析処理

3

HPCセンター

Homology search, Alignment, Clustering,…

EIDOS

EIDOS

ソフトウエアプラットフォーム

ソフトウエアプラットフォーム

EIDOS*

EIDOS*

6

1

巨大で複雑な情報からの知識発見を加速

巨大で複雑な情報からの知識発見を加速

著名なパブリックサイトの

著名なパブリックサイトの

資源・研究所内の遠隔資源・ユーザの資源を連携さ

資源・研究所内の遠隔資源・ユーザの資源を連携さ

せたオリジナルワークフローを実現するソフトプラットフォーム

せたオリジナルワークフローを実現するソフトプラットフォーム

!

!

*: *: 開発コード名開発コード名

バイオ向け統合ブラウザ

GenBank

GenBank,EMBL,PDB,PIR,

,EMBL,PDB,PIR,SwissProt

SwissProt

データ/文献

公共サイトのDB

3

4

7

2

サービススクリプティング機

サービススクリプティング機

能を持つバイオ向け

能を持つバイオ向け

ソフトウェアプラットフォーム

ソフトウェアプラットフォーム

5

(27)

service

requests

request

request

request

responses

response

UDSによるサービスの定義

(User Defined Service Script)

ー 統

ー 統

I/F

I/F

DB I/F

DB I/F

http

http

http

http

EIDOS

EIDOS

Web

Web

サービス連携動作イメージ

サービス連携動作イメージ

ID:

ID:

X3626

X3626

XX解析

XX解析

解析

解析

結果

結果

関連文書

関連文書

一覧

一覧

ゲノム

ゲノム

情報

情報

ID:

ID:

X3626

X3626

XX解析

XX解析

ゲノムDB

ゲノムDB

サーバ

サーバ

html

html

文献DB

文献DB

サーバ

サーバ

Servlet

Servlet

XML

XML

XX

XX

解析サーバ

解析サーバ

SOAP

SOAP

リク

リク

レス

ンス

レス

ンス

(28)

EIDOS

EIDOS

の機能

の機能

l

l

Web

Web

サービス連携

サービス連携

Ø

Ø

タグ形式の簡易サービス定義

タグ形式の簡易サービス定義

(UDS)

(

UDS)

Ø

Ø

複数サービス実行の自動スケジューリング

複数サービス実行の自動スケジューリング

Ø

Ø

大容量データ交換

大容量データ交換

(

(

ストリーム通信

ストリーム通信

)

)

Ø

Ø

ロングジョブ対応

ロングジョブ対応

(

(

バックグラウンド化

バックグラウンド化

)

)

l

l

ブラウザビュー統合

ブラウザビュー統合

Ø

Ø

複数サービスの結果をブラウザ上に統合

複数サービスの結果をブラウザ上に統合

l

l

各種バイオデータ

各種バイオデータ

&

&

プログラム向けインターフェイス

プログラム向けインターフェイス

Ø

Ø

代表的なバイオ

代表的なバイオ

DB

DB

プログラム向け

プログラム向け

I/F

I/F

によりシステム構築作業を軽減

によりシステム構築作業を軽減

l

l

研究開発支援サービス

研究開発支援サービス

Ø

Ø

ユーザ様のバイオインフォマティクスシステム構築を支援

ユーザ様のバイオインフォマティクスシステム構築を支援

バイオインフォマティックスに必要とされる各種プロセス

バイオインフォマティックスに必要とされる各種プロセス

(

(

データハンドリン

データハンドリン

グ、解析処理、表示処理

グ、解析処理、表示処理

)

)

を簡単な

を簡単な

UI

UI

で実現。

で実現。

研究者のコンピュータ利用の負担を大幅に削減し、効率的か

研究者のコンピュータ利用の負担を大幅に削減し、効率的か

つ高度なデータ処理を実現。

つ高度なデータ処理を実現。

(29)

EIDOS

EIDOS

の各種インターフェイスとサービス

の各種インターフェイスとサービス

l

l

ゲノム

ゲノム

DB

DB

インタフェース

インタフェース

GenBank

GenBank, DDBJ, EMBL

, DDBJ, EMBL

l

l

蛋白質

蛋白質

DB

DB

インタフェース

インタフェース

PDB, PIR, SWISS

PDB, PIR, SWISS-

-PROT

PROT

l

l

バイオ関連プログラムインタフェース

バイオ関連プログラムインタフェース

ホモロジーサーチ

ホモロジーサーチ

:

:

BLAST, FASTA

BLAST, FASTA

マルチプルアライメント

マルチプルアライメント

:

:

ClustalW

ClustalW

l

l

DB

DB

インタフェース

インタフェース

Oracle

Oracle

: RDBMS

: RDBMS

BizSearch

BizSearch

:

:

超高速

超高速

XML

XML

検索

検索

瞬索

瞬索

:

:

テキスト検索

テキスト検索

l

l

標準プログラムインタフェース

標準プログラムインタフェース

SOAP, Bean, XSLT,

SOAP, Bean, XSLT, JavaMail

JavaMail

l

l

研究開発支援サービス

研究開発支援サービス

Ø

Ø

EIDOS

EIDOS

導入支援

導入支援

Ø

Ø

EIDOS

EIDOS

を利用したユーザ様システム構築支援

を利用したユーザ様システム構築支援

(30)

on site

on site

HPC

HPC

センター

センター

EIDOS

EIDOS

の適用例

の適用例

蛋白質群のモチーフ発見

蛋白質群のモチーフ発見

SODHO

SODHO

PAT.

国立遺伝学研究所,富士通㈱

PC

PC

クラスタによる

クラスタによる

ホモロジークラスタリング

ホモロジークラスタリング

公共サイト

公共サイト

タンパク

タンパク

DB

DB

文献検索

文献検索

PC

PC

上での

上での

モチーフ探索

モチーフ探索

WEB server

WEB server

with

with

EIDOS

EIDOS

browser on

browser on

notebook PC

notebook PC

browser on

browser on

desktop PC

desktop PC

3

3

2

2

4

4

1

1

Protein

Protein

Motif

Motif

大規模サーバによる

大規模サーバによる

マルチプルアライメント

マルチプルアライメント

(31)

Post Genome Platform

Post Genome Platform

共通ライブラリ

共通ライブラリ

次期

次期

HPC

HPC

サーバ

サーバ

MOPAC

MOPAC

MASPHYC

MASPHYC

ハードウエアプラットフォームに最適された解析ソフトウエア

ハードウエアプラットフォームに最適された解析ソフトウエア

大規模データ処理を実現する検索システム

大規模データ処理を実現する検索システム

次期

次期

HPC

HPC

サーバに高速化・並列化

サーバに

高速化・並列化

された

された

解析ソフトウエアを提供

解析ソフトウエアを提供

Ø

Ø

半経験的分子軌道法アプリ

半経験的分子軌道法アプリ

MOPAC2002によ

MOPAC2002

によ

るタンパク解析

るタンパク解析

Ø

Ø

分子動力学法アプリ

分子動力学法アプリ

MASPHYCによるタンパ

MASPHYC

によるタンパ

ク解析

ク解析

PC

PC

クラスタに高速化・並列化されたソフト

クラスタに高速化・並列化されたソフト

ウエアを提供

ウエアを提供

Ø

Ø

BLAST

BLAST

大規模

大規模

PC

PC

クラスタ

クラスタ

並列版

並列版

BLAST

BLAST

による

による

遺伝子解析

遺伝子解析

超高速テキスト検索エンジン

超高速テキスト検索エンジン

&

&

XML

XML

検索エンジン

検索エンジン

Ø

Ø

BizSearch

BizSearch

(

(

富士通研究所が開発、アクセラテクノロジ

富士通研究所が開発、アクセラテクノロジ

(

(

)

)

が製品化した世

が製品化した世

界最高速レベルのテキスト検索エンジン

界最高速レベルのテキスト検索エンジン

+XML

+

XML

検索エンジン

検索エンジン

)

)

(32)

文章検索性能

文章検索性能

0.0

0.0

0.5

0.5

1.0

1.0

1.5

1.5

2.0

2.0

0

0

100

100

200

200

300

300

400

400

500

500

文書量(MB)

文書量(MB)

検索時間

(秒

検索時間

(秒

世界トップクラスの超高速検索

世界トップクラスの超高速検索

l

l

同時に多数の利用者にサービスできる超高性能設計

同時に多数の利用者にサービスできる超高性能設計

l

l

公開サイト、イントラネットなどのネットサービス仕様

公開サイト、イントラネットなどのネットサービス仕様

A A社検索エンジン社検索エンジン eAccela BizSearch eAccela BizSearch

(33)

BizSearch

BizSearch

による

による

XML

XML

ドキュメント検索の実現

ドキュメント検索の実現

l

l

XMLの強みを活かした多彩な検索機能

XML

の強みを活かした多彩な検索機能

Ø

Ø

全文検索

全文検索

Ø

Ø

タグ毎の検索

タグ毎の検索

Ø

Ø

タグによる制約条件の設定

タグによる制約条件の設定

l

l

XMLドキュメントを

XML

ドキュメントを

BizSearchレポジトリに格納するため、

BizSearch

レポジトリに格納するため、

XML

XML

専用のデータベースは不要

専用のデータベースは不要

l

l

XML

XML

-

-

DBや

DB

XMLマニュアルなどの高速検索が可能。

XML

マニュアルなどの高速検索が可能。バイオ分野で

バイオ分野で

利用が拡大する

利用が拡大する

XML

XML

に最適な検索エンジン

に最適な検索エンジン

<?

<?xmlxmlversion="1.0" encoding="UTFversion="1.0" encoding="UTF--8"?>8"?> <! <!----これはコメントですこれはコメントです---->> < <root>root> <data id="id1"> <data id="id1"> <! <!----これはこれはdata1data1ですです---->> <

<aaaaaa>>38243824</</aaaaaa>> <

<bbbbbb>>これはこれは<<keyword>&keyword>&quotquot;;キーワードキーワード&&quotquot;</keyword>;</keyword>です。です。</</bbbbbb>>

< <xxx attrxxx attr="="属性属性1">1">データデータX1</X1</xxxxxx>> < <xxx attrxxx attr="="属性属性2">2">データデータX2</X2</xxxxxx>> < <xxx attrxxx attr="="属性属性3">3">データデータX3</X3</xxxxxx>> </data> </data> <data id="id2"> <data id="id2"> <! <!----これはこれはdata2data2ですです---->>

全文フィールド

aaaフィールド

BizSearchレポジトリ

idタグフィールド

数字

text

text

(34)

Post Genome

Platform

SAN

SAN

ディスクアレイ装置

PRIMEPOWER

PRIMEPOWER

バックアップ

バックアップ

装置

装置

PRIMERGY

PRIMERGY

クラスタ

クラスタ

次期

次期

HPC

HPC

サーバ

サーバ

Post Genome Platform

Post Genome Platform

による

による

バイオ

バイオ

HPC

HPC

センターの実現

センターの実現

自動バックアップ

自動バックアップ

MEDLINE

MEDLINE

PDB

PDB

DDBJ

DDBJ

公開

公開

DBサイト

DB

サイト

インターネット

インターネット

DB

DB

自動

自動

収集

収集

システムの特長

システムの特長

複数

複数

DB

DB

への容易なアクセス,データ解析プロセスの自動化

への容易なアクセス,データ解析プロセスの自動化

大規模タンパク質解析計算の超高速処理

大規模タンパク質解析計算の超高速処理

(

(最適化・並列化されたアプリ

最適化・並列化されたアプリ+

+大規模サーバ

大規模サーバ

)

)

遺伝子機能解析の高スループット処理

遺伝子機能解析の高スループット処理

(

(

PCクラスタ

PC

クラスタ

)

)

大容量データの高速処理

大容量データの高速処理

(

(

高速・高信頼ファイルシステム

高速・高信頼ファイルシステム

)

)

EIDOS

統合

統合

DB

DB

市販

市販

DB

DB

解析

解析

DB

DB

自社

自社

DB

DB

公共

公共

DB

DB

BLAST

BLAST

:

:

MOPAC

MOPAC

MASPHYC

MASPHYC

:

:

(35)

Contents

Contents

l

l

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

富士通のバイオインフォマティクの取り組み

Ø

Ø

歴史・体制

歴史・体制

Ø

Ø

バイオインフォマティク向けソリューション体系

バイオインフォマティク向けソリューション体系

l

l

代表的なソリューションのご紹介

代表的なソリューションのご紹介

Ø

Ø

Post Genome Platform

Post Genome Platform

Ø

Ø

アプリケーション

アプリケーション

PKG

PKG

u

Biofrontier と

Chemlib

u

u

MOPAC2002

MOPAC2002

の適用例とチューニング事例

の適用例とチューニング事例

l

l

まとめ

まとめ

(36)

MOLECULAR DYNAMICS

MOLECULAR DYNAMICS

83

83

84

84

85

85

86

86

87

87

94

94

95

95

96

96

97

97

98

98

99

99

00

00

01

01

02

02

MACCS/MACCS MACCS/MACCS--IIII ISIS ISIS

REACCS

REACCS

ChemDraw

ChemDraw

/ ChemOffice

/

ChemOffice

RS

RS

33

discovery

discovery

WinMOPAC WinMOPAC MOPAC93 MOPAC93 MASPHYC

MASPHYC

MASPHYC

MASPHYC

WinMASPHYC

WinMASPHYC

for VP for VP for Sun WS for Sun WS ANCHOR ANCHOR ANCHOR ANCHOR--IIII

for Mainframe for SGI WS

for Mainframe for SGI WS

MOPAC2000 MOPAC2000

CAChe

CAChe

ChemLib

ChemLib

Main Frame computer

WS software Client/Server Soft

Web computing

for Mainframe f or SGI WS

for Mainframe f or SGI WS

ADAPT ADAPT

ADAPT ADAPT

for WS

for WS

Emil

Emil

KAMELO

KAMELO for WSfor WS

Tsar Tsar TOPKAT TOPKAT

BioFrontier

BioFrontier

MOLECULAR

MOLECULAR

MODELING

MODELING

CHEMICAL

CHEMICAL

INFORMATION

INFORMATION

MANAGEMENT

MANAGEMENT

SYSTEMS

SYSTEMS

MOLECULAR ORBITAL

MOLECULAR ORBITAL

CHEMICAL SPREADSHEET

CHEMICAL SPREADSHEET

LEAD EVOLUTION

LEAD EVOLUTION

MOPAC2002

MOPAC2002

富士通の計算化学

富士通の計算化学

PKG

PKG

の歴史

の歴史

(37)

Biofrontier

Biofrontier

機能概要

機能概要

生体内で物質がどのような反応により作られ、どのような反応

生体内で物質がどのような反応により作られ、どのような反応

により分解されるか(

により分解されるか(

代謝マップ

代謝マップ

)をデータベース化

)を

データベース化

したもの

したもの

冊子媒体では不可能な、構造式や反応式をキーとして必要な情

冊子媒体では不可能な、構造式や反応式をキーとして必要な情

報へアクセスすることを、可能としたのが特長

報へアクセスすることを、可能としたのが特長

Biofrontier

とは

分子の特性検索

分子の特性検索

分子の部分構造検索

分子の部分構造検索

反応式検索

反応式検索

基質・生成物部分構造検索

基質・生成物部分構造検索

反応式部分構造検索

反応式部分構造検索

最短経路・代償性経路検索

最短経路・代償性経路検索

名称検索

経路範囲検索

阻害剤検索

カテゴリー別表示

分子モデリング

代謝経路情報

代謝経路情報

約5,500反応

約5,500反応

酵素情報

酵素情報

約1,300酵素

約1,300酵素

酵素阻害剤情報

酵素阻害剤情報

約8,300阻害剤

約8,300阻害剤

(38)

Biofrontier

と生体内ネットワーク

経路検索画面

O H O N H O O H O N H O H O N H O H O N O H O O H O O N O M e O O M e O H H O H O N

L

L

-

-

Tyrosine

Tyrosine

L

L

-

-

DOPA

DOPA

Dopamine

Dopamine

L

L

-

-

Adrenaline

Adrenaline

Inhibitor

Inhibitor

ig

ig

nta

go

nis

nta

go

nis

Metabolism of

Metabolism of

Xenobiotics

Xenobiotics

Adorenoreceptor

Adorenoreceptor

(39)

「化学情報処理に必要な機能をモジュール化」

「化学情報処理に必要な機能をモジュール化」

コンピュータによる、種々の化学情報(構造や反応)

コンピュータによる、種々の化学情報(構造や反応)

処理を、処理毎にサブルーチン化したプログラムラ

処理を、処理毎にサブルーチン化したプログラムラ

イブラリー

イブラリー

化学分野のシステムを構築する際、部品として利

化学分野のシステムを構築する際、部品として利

用できるのが特長

用できるのが特長

Chemlib

(Chemistry library)

とは

統一された相互インターフェース

統一された相互インターフェース

FORTRAN

FORTRAN

ソースコード

ソースコード

多OS(Windows,UNIX,汎用機)

多OS(Windows,UNIX,汎用機)

異種言語(FORTRAN,C,VB)環境で利用可能

異種言語(FORTRAN,C,VB)環境で利用可能

Chemlib

Chemlib

により高速検索可能な化合物

により高速検索可能な化合物

DB

DB

を構築可能

を構築可能

Ø

Ø

∼百万化合物に対して

∼百万化合物に対して

30∼40

30∼40

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