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基于多核架构的生物序列比对算法的设计与实现的中期报告
一、研究背景和意义
随着高通量测序技术的发展，生物信息学在基因组学、转录组学和蛋白质组学等领域扮演着越来越重要的角色。大量的生物数据使得生物信息学的计算需求急剧增加。生物序列比对是生物信息学中一个基础性的任务，它的目的是找到两条序列中的相同或相似片段。序列比对在比对新生物序列和已知参考序列、比对同个物种不同个体序列存储中的变异信息、寻找蛋白质之间的同源性、预测功能等众多生物学问题中都有着重要的应用。
随着现代计算机处理器架构的变化，单核心计算机已经无法满足实际需求。多核架构的计算机本质上可以同时进行多个计算任务，因此比单核计算机更加高效。现今，如何使得已有生物序列比对算法更好地在多核心架构下并行计算是一个重要的研究方向。
因此，在现有的序列比对算法的基础之上，设计一个基于多核架构的序列比对算法，可以更好地满足大规模生物序列数据的比对计算需求，也更好地解决了生物信息领域中的基础性问题。
二、研究方法
基于多核架构的序列比对算法需要基于多线程并行计算的思想进行设计，主要包括以下步骤：
1.设计和实现多线程并行模块。在多核架构中，可以将比对算法并行化为几个可以同时进行的阶段/模块。不同的阶段/模块可以分别计算、交换数据和结果。比对算法的各个步骤之间需要设计好数据交互方式，充分利用缓存机制来提高计算效率。
2.改进序列比对算法的策略。与传统的序列比对算法相比，基于多核架构的算法需要更好地利用算法中不同的分段、分块策略，并对各个阶段/模块进行优化，以充分发挥多核架构计算资源的优势。
3.验证算法的有效性。通过实验等方法来验证基于多核架构的序列比对算法的效率和准确率，并与现有的序列比对算法进行比较。同时，通过实验优化和改进算法，提高算法的效能和准确率。
三、预期的研究成果
在本次研究中，我们将实现一个基于多核架构的生物序列比对算法，并与现有的常用比对算法进行性能比较。基于实验数据，我们预期可以得到以下的研究成果：
1.未来的序列比对算法可在多核架构计算机上得到并行化，并通过实验证明了它的有效性和比对准确率。
2.通过优化比对算法的策略，可以进一步增强算法性能。
3.提供一种基于多核架构的序列比对算法，它能够更好地满足生物数据处理中的高性能计算需求。
四、总结
本次中期报告介绍了基于多核架构的生物序列比对算法的设计和实现计划，该算法可以更好地处理生物信息领域中大规模序列数据的比对计算需求。通过预期的研究成果，我们可以得到一种更加高效准确的序列比对算法，为生物学研究提供帮助和支持。