网站建设宗旨及商业模式,企业网站备案怎么搞,深圳建设很行住房公积金网站,手机网站域名注册1 先说效果 18个样本#xff0c;抽平到8500条序列#xff0c;4344个OTUs#xff0c;计算beta-NTI共花费时间如下。如果更好的显卡#xff0c;更大的数据量#xff0c;节约的时间应该更加可观。 GPU#xff08;GTX1050#xff09;#xff1a;1分20秒 iCAMP包 的bNTIn.p(…1 先说效果 18个样本抽平到8500条序列4344个OTUs计算beta-NTI共花费时间如下。如果更好的显卡更大的数据量节约的时间应该更加可观。 GPUGTX10501分20秒 iCAMP包 的bNTIn.p() 函数4核并行约16分钟 2 计算beta-NTI提速的努力
Stegen等最初在2011年发表论文利用beta-NTI推断群落构建但其原始代码过多的使用for循环效率很低。尝试利用并行的方法加速beta-NTI的计算过程取得一定的效果但picante包的comdistnt函数计算beta-MNTD的效率也同样很低所以速度还是偏慢但比之前Stegen的原始代码好很多了取决于使用的线程数iCAMP包对beta-MNTD的函数的算法进行了优化极大提高了计算的速度同样也支持使用多线程。尽管如此计算的速度和普通的beta多样性计算相比还是慢了很多毕竟要进行1000次零模型的模拟。本文尝试利用pyhon基于cuda的cupy包调用GPU计算beta-NTI总体的运行依然是在R中运行的下一步可尝试编写自定义的核函数更高效地调用GPU的计算能力将时间降到更低。
3 计算beta-NTI的代码 用python写了计算的beta-NTI的函数但对OTU table的处理、读取遗传发育树、计算OTUs间的遗传距离等依然是在R环境中进行的然后在R中调用如下的python函数进行计算即可。
3.1 导入需要的python包
import pandas as pd
import numpy as np
import cupy as cp3.2 基于cupy的计算beta-MNTD的python代码
def bmntd_gpu(otu,phydist):otu_p otu/(otu.sum(1).reshape(otu.shape[0],1))otu2 (otu_p ! 0)0comt cp.zeros(otu2.shape)min_d cp.zeros(otu2.shape[1])for i in range(0,otu2.shape[0]):id1 cp.arange(otu2.shape[1])[otu2[i,:] 1]id2 cp.arange(otu2.shape[1])[otu2[i,:] 0]min_d[id1] 0min_d[id2] phydist[id1,:][:,id2].min(0)comt[i,:] min_dD cp.matmul(comt,cp.transpose(otu_p))D (Dcp.transpose(D))/2return D3.3 基于cupy的计算beta-NTI的python代码
def bnti_gpu(otu,phydist,N):NNotu_cp cp.array(otu)phydist_cp cp.array(phydist)row otu_cp.shape[0]col phydist_cp.shape[1]bmntd_rand_cp cp.zeros([row,row,N])for i in cp.arange(N):id cp.arange(col)cp.random.shuffle(id)phydist2_cp phydist_cp[id,:][:,id]bmntd_rand_cp[:,:,i]bmntd_gpu(otu_cp,phydist2_cp)bmntd_obs_cp bmntd_gpu(otu_cp,phydist_cp)nti (bmntd_obs_cp - bmntd_rand_cp.mean(2))/bmntd_rand_cp.std(2)return nti.get()4 与iCAMP包进行比较
library(iCAMP)
library(reticulate)4.1 iCAMP包计算用时
data(example.data)
comm - example.data$comm
pd - example.data$pd
system.time(bNTIn.p(comm, pd, nworker 4))用户 系统 流逝 0.72 0.11 43.89 4.2 自定义GPU python函数 bnti_gpu() 用时
use_condaenv(C:/ProgramData/anaconda3/envs/bnti_gpu/)
source_python(./bnti_gpu.py)
system.time(bnti_gpu(comm,pd,as.integer(1000)))用户 系统 流逝 12.36 3.67 16.67 4.3 iCAMP随机模拟2000遍
system.time(bNTIn.p(comm, pd, nworker 4,rand 2000))用户 系统 流逝 0.69 0.06 87.03 4.4 bnti_gpu() 随机模拟2000遍
system.time(bnti_gpu(comm,pd,as.integer(2000)))用户 系统 流逝 24.71 6.66 31.65 5 实战操作
必要的硬件具有navidia的显卡推荐安装anacondaminiconda也可以。导入conda环境的依赖文件bnti_gpu.yaml 推荐图形界面导入
或者命令行导入
conda env create -n bnti_gpu -f bnti_gpu.yaml查看自己显卡对应的cuda版本目前环境安装的是cuda 9.2GTX1050以上显卡应该都支持。可以在anaconda中进行相应的升级或降级如果不报错不建议修改。 参考该博文如何有效查看电脑显卡对应的CUDA版本 http://t.csdn.cn/GapaH 启动Jupyter Lab加载beta_nti_gpu_r.ipynb,运行即可。
6 测试数据内容与链接 OTU表otu table.txt 遗传发育树tree conda的依赖文件bnti_gpu.yaml 调用GPU的python函数bnti_gpu.py R脚本的jupyter-notebook文件beta_nti_gpu_r.ipynb 下载链接 点击这里进行查看
