基于忆阻器硬件的实时原始信号基因组分析技术突破

来自某研究团队的研究人员开展了一项基于忆阻器硬件-软件协同设计的研究，通过直接在模拟内存中处理基因组测序仪产生的原始信号，解决了第三代测序技术中实时数据处理瓶颈问题。实验结果显示，该方法在病毒原始信号映射中实现了97.15%的F1分数，相比专用集成电路速度提升51倍、能耗降低477倍，为便携式测序仪的实时现场基因组分析提供了高效解决方案。

　　

研究人员开发了一种基于忆阻器(memristor)的硬件系统，可直接在内存中处理来自基因组测序仪的原始模拟信号，突破了传统冯·诺依曼架构的数据转换瓶颈。该技术利用器件固有噪声实现局部敏感哈希(locality-sensitive hashing)，并通过内容可寻址存储器(content-addressable memory)进行并行近似搜索，成功在集成忆阻芯片上实现了传染病检测和宏基因组分类等现场应用。实验验证表明，该方法在病毒原始信号映射中达到97.15%的F₁分数，较专用集成电路(ASIC)实现51倍速度提升和477倍能耗节约，为便携式测序仪提供了实时基因组分析的可行解决方案。