Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Implementation of efficient DNA Sequence Generate System with Genetic Algorithm

유전자 알고리즘을 이용한 DNA 서열 생성 시스템의 효율적인 구현에 대한 연구

  • Lee Eun-Kyung (Department of Electronics Engineering, Graduate School, Inha University) ;
  • Lee Seung-Ryeol (Department of Electronics Engineering, Graduate School, Inha University) ;
  • Kim Dong-Soon (Korean Electronics Technology Institute) ;
  • Chung Duck-Jin (Department of Electronics Engineering, Graduate School, Inha University)
  • 이은경 (인하대학교 정보통신공학과) ;
  • 이승렬 (인하대학교 정보통신공학과) ;
  • 김동순 (전자부품 연구원 DxB 통신융합 연구센터) ;
  • 정덕진 (인하대학교 정보통신공학과)
  • Published : 2006.09.01
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Abstract

This paper describes the efficient implementation of DNA sequence generate system with genetic algorithm for reducing computation time of NACST. The proposed processor is based on genetic algerian with fitness functions which would suit the point of reference for generated sequences. In order to implement efficient hardware structure, we used the pipelined structure. In addition our design was applied the parallelism to achieve even better simulation time than the sequence generator system which is designed on software. In this paper, our hardware is implemented on the FPGA board with xc2v6000 devices. Through experiment, the proposed hardware achieves 467 times speed-up over software on a PC and sequence generate performance of hardware is same with software.

DNA 컴퓨터의 계산 수준을 분자 수준으로 끌어내려 막대한 병렬성을 확보하고, 보다 효율적인 정보 처리를 가능케 해 차세대 컴퓨팅 기법으로서의 위치를 확고히 하고 있다. 그러나 DNA 컴퓨팅은 실제 실험을 통해 계산 모델 및 알고리즘을 검증하기 때문에 많은 연산 시간을 필요로 한다. 따라서 빠른 계산 모델 및 알고리즘의 검증을 위해 시뮬레이터인 NACST가 개발되었다. 그러나 NACST에 포함된 서열생성 시스템의 반복적인 연산 특징 때문에 이 또한 많은 연산시간을 필요로 하게 되었다. 따라서 시뮬레이션 시간 단축을 위한 서열생성 시스템의 효율적인 하드웨어 구조가 요구된다. 이에 본 논문은 DNA 코드 최적화 부분의 연산시간이 NACST 연산시간의 약 95% 이상을 차지한다는 점을 착안하여 DNA 서열 생성 시스템에 병렬 기법과 Pipeline 기법을 적용하였고 적합도 함수 간 연산을 공유시켜 연산의 양을 대폭 줄이고 분배해 시뮬레이션 시간을 크게 줄일 수 있는 하드웨어 구조를 제안하고 검증하였다. 실험 결과 제안된 하드웨어는 기존 소프트웨어에 비해 약 467배 이상의 연산시간 감소를 보였으며 DNA 서열 생성 성능은 기존과 동일함을 보였다.

Keywords

References

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