Aplicação de Evolução Diferencial em GPU Para o Problema de Predição de Estrutura de Proteínas com Modelo 3D AB Off-Lattice

Abstract

A função que uma proteína exerce está diretamente relacionada com a sua estrutura tridimensional. Porém, para a maior parte das proteínas atualmente sequenciadas ainda não se conhece sua forma estrutural nativa. Este artigo propõe a utilização do algoritmo de Evolução Diferencial (DE) desenvolvido na plataforma NVIDIA CUDA aplicado ao modelo 3D AB Off-Lattice para Predição de Estrutura de Proteínas. Uma estratégia de nichos e crowding foi implementada no algoritmo DE combinada com técnicas de autoajuste de parâmetros, rotinas para reinicialização da população, dois níveis de otimização e busca local. Quatro proteínas reais foram utilizadas para experimentação e os resultados obtidos se mostram competitivos com o estado-da-arte. A utilização de paralelismo massivo através da GPU ressalta a aplicabilidade desses recursos a esta classe de problemas atingindo acelerações de 708.78x para a maior cadeia proteica.

A massively parallel speciation‐based differential evolution algorithm applied to the 3D‐AB protein structure prediction

“…The cuDSMjDE also uses routines to reset the population and two levels of optimization and local search. The present work is an extended version of the paper published by Dias, Boiani and Parpinelli 23 . The main extensions are the update of all sections, a related works section, a detailed description of the proposed approach, the use of a large protein set in the experiments, and a complete performance assessment and analysis through statistical tests.…”