• 제목/요약/키워드: high-throughput technologies

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Introduction of the Korea BioData Station (K-BDS) for sharing biological data

  • Byungwook Lee;Seungwoo Hwang;Pan-Gyu Kim;Gunwhan Ko;Kiwon Jang;Sangok Kim;Jong-Hwan Kim;Jongbum Jeon;Hyerin Kim;Jaeeun Jung;Byoung-Ha Yoon;Iksu Byeon;Insu Jang;Wangho Song;Jinhyuk Choi;Seon-Young Kim
    • Genomics & Informatics
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    • 제21권1호
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    • pp.12.1-12.8
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    • 2023
  • A wave of new technologies has created opportunities for the cost-effective generation of high-throughput profiles of biological systems, foreshadowing a "data-driven science" era. The large variety of data available from biological research is also a rich resource that can be used for innovative endeavors. However, we are facing considerable challenges in big data deposition, integration, and translation due to the complexity of biological data and its production at unprecedented exponential rates. To address these problems, in 2020, the Korean government officially announced a national strategy to collect and manage the biological data produced through national R&D fund allocations and provide the collected data to researchers. To this end, the Korea Bioinformation Center (KOBIC) developed a new biological data repository, the Korea BioData Station (K-BDS), for sharing data from individual researchers and research programs to create a data-driven biological study environment. The K-BDS is dedicated to providing free open access to a suite of featured data resources in support of worldwide activities in both academia and industry.

SDN 환경에서 서버 상태를 고려한 단계적 가중치 기반의 부하 분산 기법 연구 (Study of Load Balancing Technique Based on Step-By-Step Weight Considering Server Status in SDN Environment)

  • 이재영;권태욱
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제18권6호
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    • pp.1087-1094
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    • 2023
  • 빅데이터, 클라우드, IoT, AI 등 기술의 발전으로 인해 높은 데이터 처리율이 요구되고 있으며 네트워크의 유연성과 확장성에 대한 중요성이 증가하고 있다. 하지만 기존 네트워크 체계는 벤더와 장비에 종속되어 앞선 요구를 충족하기에는 한계가 존재한다. 이에 소프트웨어 중심의 유연한 네트워크를 구성할 수 있는 SDN 기술이 주목받고 있으며 특히 SDN을 기반의 부하 분산 방식은 방대한 트래픽을 효율적으로 처리하여 네트워크 성능을 최적화할 수 있다. 기존 SDN 환경에서 부하 분산 연구들은 서버와 컨트롤러 간 불필요한 트래픽이 발생하거나 서버가 임계치에 도달한 후에야 부하 분산이 이루어지는 제한사항이 존재한다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 서버 부하에 따라 단계적으로 서버에 가중치를 부여하는 방식을 통해 불필요한 트래픽을 최소화하고 서버가 과부화 되기 전에 적절한 부하 분산이 이루어질 수 있는 방식을 제안한다.

유전체 시대에 반수체 육종의 재발견 (Rediscovery of haploid breeding in the genomics era)

  • 이슬기;김정선;강상호;손성한;원소윤
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제43권1호
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    • pp.12-20
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    • 2016
  • DNA 염기서열 분석기술의 진보는 많은 근본적인 생명현상을 이해하는데 기여해왔다. 유례없는 저비용에 염기서열을 대량으로 분석을 할 수 있게 되어 단일 규모의 실험실에서도 관심이 있는 종의 신규유전체를 해독할 수 있다. 게다가 유전집단의 전체 염기서열을 편향되지 않은 채 분석하여 무수한 분자마커를 발굴할 수 있게 됨에 따라 집단유전학 연구도 두드러지게 가속화되어 왔다. 그러나 식물의 유전체가 이형접합성, 반복염기서열, 배수성과 같은 복잡한 특성이 있다는 것을 고려해 볼 때 기술이 매우 빠르게 진화함에 따라 적절한 개체 혹은 집단을 확보하는 것이 식물 연구에서 주요한 문제가 되었다. 이러한 난제는 오래되었지만 매우 효율적인 기술인 반수체 육성을 통하여 극복될 수 있을 것이다. 정상적인 개체가 갖는 염색체의 절반을 보유하는 반수체 식물은 주로 자방이나 화분과 같은 배우체 세포를 배양함으로써 빠르게 구축될 수 있다. 뒤이은 반수체 식물의 염색체 배수화는 완벽한 동형접합성을 보이는 안정된 배가반수체를 만든다. 본 논문에서는 반수체 식물을 육성하고 판별하기 위한 고전적인 방법론을 요약할 것이다. 게다가 동원체의 히스톤을 후성적으로 조절함으로써 반수체를 유도하는 방법을 설명할 것이다. 마지막으로, 유전체 시대에 반수체 식물의 활용 방안을 유전체 해독과 집단 유전학의 측면에서 논의할 것이다.

최근 반추위 미생물 군집의 응용기술을 이용한 사료효율 개선연구 (Recent Application Technologies of Rumen Microbiome Is the Key to Enhance Feed Fermentation)

  • 이스람 마푸줄;이상석
    • 생명과학회지
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    • 제28권10호
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    • pp.1244-1253
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    • 2018
  • 반추위 속에는 박테리아, 고세균, 프로토조아, 곰팡이 및 바이러스와 같은 다양한 미생물들이 편성의 혐기조건에서 공생하고 있다. 사료의 발효에 중요한 역할을 하고 있는 반추위 미생물은 위내 발효과정에서 에너지 손실에 영향을 주는 메탄의 발생을 제외하면 에너지와 단백질 대사에 필수적인 다양한 휘발성 지방산을 생산한다. 반추위내 미생물의 이용효율을 개선시키기 위해 사료배합비조절, 천연사료첨가제, 생균제첨가 등의 다양한 접근방법들이 사용되고 있다. 최근에 반추위 군집에 대한 메타유전체 또는 메타전사체와 같은 차세대 유전체 해독기술 또는 차세대 시퀀싱 기술의 적용으로 반추위 미생물의 다양성 및 기능에 대한 이해가 크게 증가하였다. 특히 메타단백질체와 메타대사체는 반추위 생태계의 복잡한 미생물네트워크에 대한 더 깊은 통찰력을 제공할 뿐만 아니라, 다양한 반추가축용 사료에 대한 반응을 제공함으로서 생산효율을 개선시키는데 기여하였다. 본 논문에서는 반추위내 사료의 발효와 이용을 향상시키기 위한 메타오믹스 기술, 즉, 메타유전체, 메타전사체, 메타단백질체 및 메타대사체의 최신 응용기술을 요약하고자 한다.

Genomic and Proteomic Analysis of Microbial Function in the Gastrointestinal Tract of Ruminants - Review -

  • White, Bryan A.;Morrison, Mark
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제14권6호
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    • pp.880-884
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    • 2001
  • Rumen microbiology research has undergone several evolutionary steps: the isolation and nutritional characterization of readily cultivated microbes; followed by the cloning and sequence analysis of individual genes relevant to key digestive processes; through to the use of small subunit ribosomal RNA (SSU rRNA) sequences for a cultivation-independent examination of microbial diversity. Our knowledge of rumen microbiology has expanded as a result, but the translation of this information into productive alterations of ruminal function has been rather limited. For instance, the cloning and characterization of cellulase genes in Escherichia coli has yielded some valuable information about this complex enzyme system in ruminal bacteria. SSU rRNA analyses have also confirmed that a considerable amount of the microbial diversity in the rumen is not represented in existing culture collections. However, we still have little idea of whether the key, and potentially rate-limiting, gene products and (or) microbial interactions have been identified. Technologies allowing high throughput nucleotide and protein sequence analysis have led to the emergence of two new fields of investigation, genomics and proteomics. Both disciplines can be further subdivided into functional and comparative lines of investigation. The massive accumulation of microbial DNA and protein sequence data, including complete genome sequences, is revolutionizing the way we examine microbial physiology and diversity. We describe here some examples of our use of genomics- and proteomics-based methods, to analyze the cellulase system of Ruminococcus flavefaciens FD-1 and explore the genome of Ruminococcus albus 8. At Illinois, we are using bacterial artificial chromosome (BAC) vectors to create libraries containing large (>75 kbases), contiguous segments of DNA from R. flavefaciens FD-1. Considering that every bacterium is not a candidate for whole genome sequencing, BAC libraries offer an attractive, alternative method to perform physical and functional analyses of a bacterium's genome. Our first plan is to use these BAC clones to determine whether or not cellulases and accessory genes in R. flavefaciens exist in clusters of orthologous genes (COGs). Proteomics is also being used to complement the BAC library/DNA sequencing approach. Proteins differentially expressed in response to carbon source are being identified by 2-D SDS-PAGE, followed by in-gel-digests and peptide mass mapping by MALDI-TOF Mass Spectrometry, as well as peptide sequencing by Edman degradation. At Ohio State, we have used a combination of functional proteomics, mutational analysis and differential display RT-PCR to obtain evidence suggesting that in addition to a cellulosome-like mechanism, R. albus 8 possesses other mechanisms for adhesion to plant surfaces. Genome walking on either side of these differentially expressed transcripts has also resulted in two interesting observations: i) a relatively large number of genes with no matches in the current databases and; ii) the identification of genes with a high level of sequence identity to those identified, until now, in the archaebacteria. Genomics and proteomics will also accelerate our understanding of microbial interactions, and allow a greater degree of in situ analyses in the future. The challenge is to utilize genomics and proteomics to improve our fundamental understanding of microbial physiology, diversity and ecology, and overcome constraints to ruminal function.

병렬 구조의 직접 디지털 주파수 합성기의 설계 (A practial design of direct digital frequency synthesizer with multi-ROM configuration)

  • 이종선;김대용;유영갑
    • 한국통신학회논문지
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    • 제21권12호
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    • pp.3235-3245
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    • 1996
  • 이산스펙트럽(Spread Spectrum) 통신 시스템에 사용되는 DDFS(Direct Digital Frequency Synthesizer)는 짧은 천이시간과 광대역의 특성을 요구하고, 전력소모도 적어야 한다. 이를 위해서 본 연구의 DDFS는 파이프라인 구조의 위상 가산기와 4개의 sine ROM을 병렬로 구성하여, 단일 sine ROM으로 구성된 DDFS에 비해 처리 속도를 4배 개선하였다. 위상 가산기의 위상 잘림으로 나빠지는 스펙트럼 특성은 위상 가산기 구조와 같은 잡음 정형기를 사용하여 보상하였고, 잡음 정형기의 출력 중 상위 8-bit만을 sine ROM의 어드레스로 사용하였다. 각각의 sine ROM은 사인 파형의 대칭성을 이용하여, 0 ~ $\pi$/2 사인 파형의 위상, 진폭 정보를 저장함으로 0 ~ 2$\pi$ 사인 파형의 정보를 갖는 sine ROM에 비해 크기를 크게 줄였고, 어드레스의 상위 2-bit를 제어 비트로 사용하여 2$\pi$의 사인 파형을 조합했다. 입력 클럭을 1/2, 1/4로 분주하여, 1/4 주기의 낮은 클럭 주파수로 대부분의 시스템을 구동하여, 소비 전력을 감소시켰다. DDFS 칩은 $0.8{\mu}$ CMOS 표준 공정의 게이트 어레이 기술을 이용ㅇ하여 구현하였다. 측정 결과 107MHz의 구동 클럭에서 안정하게 동작하였고, 26.7MHz의 최대 출력 주파수를 발생시켰다. 스펙트럼 순수도(Spectral purity)는 -65dBc이며, tuning latency는 55 클럭이다. DDFS칩의 소비 전력은 40MHz의 클럭 입력과 5V 단일 전원을 사용하였을 때 276.5mW이다.

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응용프로그램 실행에 따른 CPU/GPU의 온도 및 컴퓨터 시스템의 에너지 효율성 분석 (Analysis of the CPU/GPU Temperature and Energy Efficiency depending on Executed Applications)

  • 최홍준;강승구;김종면;김철홍
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제17권5호
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    • pp.9-19
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    • 2012
  • 전력 소모 증가와 칩 내부 온도 증가라는 문제점들로 인해 동작 주파수 증대를 통해 CPU의 성능을 향상시키는 기법은 점차 한계에 다다르고 있다. 이와 같은 상황에서, CPU의 작업량을 줄여주는 GPU를 활용하는 것은 컴퓨터 시스템의 성능을 향상시키기 위해 사용되는 대표적인 방안 중 하나이다. GPU는 그래픽 작업을 위해 개발된 프로세서로 기존에는 그래픽 작업들만을 전담으로 처리하여 왔지만, CUDA와 같이 GPU 자원을 쉽게 활용할 수 있는 기술이 점차 개발됨에 따라서 GPU를 범용 연산에 활용함으로써 고성능 컴퓨터 시스템을 구현하는 기법이 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 다양한 응용프로그램들을 수행하는 경우에 CPU와 GPU가 동시에 활용되는 고성능 컴퓨터 시스템을 목표로, 시스템에서 발생하는 온도와 에너지 효율성을 상세하게 분석하고자 한다. 이를 통해, CPU와 GPU가 동시에 활용되는 컴퓨터 시스템에서 향후 발생 가능한 온도와 에너지 소비 측면에서의 문제점들을 제시하고자 한다. 온도 분석 결과를 살펴보면, GPU를 이용하여 응용프로그램을 수행하는 경우에는 CPU와 GPU의 온도가 동시에 모두 상승하는 것을 할 수 있다. 이와 달리, CPU를 이용하여 응용프로그램을 수행하는 경우에는 GPU의 온도는 거의 변화가 없이 유지되고, CPU의 온도만이 지속적으로 상승한다. 에너지 효율성 측면에서 살펴보면, GPU를 이용하는 것이 CPU를 이용하는 것과 비교하여 동일한 응용프로그램을 수행하는데 있어서 더 적은 에너지를 소비한다. 하지만, GPU는 CPU에 비해 더 많은 전력을 소모하기 때문에 1Wh의 에너지당 발생하는 온도는 CPU에 비해 GPU에서 훨씬 높게 나타난다.

EPON에서의 Two-Phase Cycle 동적 대역 할당 알고리즘 (Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm with Two-Phase Cycle for Ethernet PON)

  • 윤원진;이혜경;정민영;이태진;추현승
    • 정보처리학회논문지C
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    • 제14C권4호
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    • pp.349-358
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    • 2007
  • FTTx(Fiber-To-The-Curb/Home/Office) 실현을 위한 PON(Passive Optical Network) 기술 중 하나인 EPON(Ethernet PON)은 가장 널리 사용되는 이더넷(Ethernet) 기술을 기반으로 하여 기존 장비와의 호환이 용이하고, 적은 비용으로 광 네트워크의 높은 전송 대역폭을 가입자에게 제공할 수 있는 장점이 있다. 효율적인 전송 제어를 위하여 EPON에서는 이더넷의 MAC(Media Access Control) 프로토콜에 제어기능을 추가한 다점제어 프로토콜(MPCP: Multi-Point Control Protocol)을 사용한다. EPON에서는 ONU(Optical Network Unit) 내부에서 이루어지는 자원관리 방식 또는 ONU간 효율적인 전송 제어 알고리즘에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다. ONU간 제어 알고리즘 중 하나인 IPS(Interleaved Polling with Stop)는 전체 ONU들의 시간슬롯 요구량을 고려함에 따라 합리적인 자원 할당이 가능하다. 그러나 각 전송주기 사이에 채널 비사용 구간이 존재하여 채널 사용도가 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 각 전송 주기 사이의 시간을 활용하여 채널 사용도를 높일 수 있는 자원할당 알고리즘을 제안하고 모의 실험을 통하여 성능을 평가한다. 모의실험 결과 제안된 알고리즘은 각 전송주기 사이의 채널 비사용구간을 활용함으로써 기 제안된 IPS, FGDBA(Fast Gated Dynamic Bandwidth Allocation) 방식과 비교하여 적은 평균 프레임 전송지연과 약 15%의 자원 사용률을 개선하였다.

참여자관점에서 공급사슬관리 시스템의 성공에 영향을 미치는 요인에 관한 실증연구 (An Empirical Study on the Determinants of Supply Chain Management Systems Success from Vendor's Perspective)

  • 강성배;문태수;정윤
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제20권3호
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    • pp.139-166
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    • 2010
  • The supply chain management (SCM) systems have emerged as strong managerial tools for manufacturing firms in enhancing competitive strength. Despite of large investments in the SCM systems, many companies are not fully realizing the promised benefits from the systems. A review of literature on adoption, implementation and success factor of IOS (inter-organization systems), EDI (electronic data interchange) systems, shows that this issue has been examined from multiple theoretic perspectives. And many researchers have attempted to identify the factors which influence the success of system implementation. However, the existing studies have two drawbacks in revealing the determinants of systems implementation success. First, previous researches raise questions as to the appropriateness of research subjects selected. Most SCM systems are operating in the form of private industrial networks, where the participants of the systems consist of two distinct groups: focus companies and vendors. The focus companies are the primary actors in developing and operating the systems, while vendors are passive participants which are connected to the system in order to supply raw materials and parts to the focus companies. Under the circumstance, there are three ways in selecting the research subjects; focus companies only, vendors only, or two parties grouped together. It is hard to find researches that use the focus companies exclusively as the subjects probably due to the insufficient sample size for statistic analysis. Most researches have been conducted using the data collected from both groups. We argue that the SCM success factors cannot be correctly indentified in this case. The focus companies and the vendors are in different positions in many areas regarding the system implementation: firm size, managerial resources, bargaining power, organizational maturity, and etc. There are no obvious reasons to believe that the success factors of the two groups are identical. Grouping the two groups also raises questions on measuring the system success. The benefits from utilizing the systems may not be commonly distributed to the two groups. One group's benefits might be realized at the expenses of the other group considering the situation where vendors participating in SCM systems are under continuous pressures from the focus companies with respect to prices, quality, and delivery time. Therefore, by combining the system outcomes of both groups we cannot measure the system benefits obtained by each group correctly. Second, the measures of system success adopted in the previous researches have shortcoming in measuring the SCM success. User satisfaction, system utilization, and user attitudes toward the systems are most commonly used success measures in the existing studies. These measures have been developed as proxy variables in the studies of decision support systems (DSS) where the contribution of the systems to the organization performance is very difficult to measure. Unlike the DSS, the SCM systems have more specific goals, such as cost saving, inventory reduction, quality improvement, rapid time, and higher customer service. We maintain that more specific measures can be developed instead of proxy variables in order to measure the system benefits correctly. The purpose of this study is to find the determinants of SCM systems success in the perspective of vendor companies. In developing the research model, we have focused on selecting the success factors appropriate for the vendors through reviewing past researches and on developing more accurate success measures. The variables can be classified into following: technological, organizational, and environmental factors on the basis of TOE (Technology-Organization-Environment) framework. The model consists of three independent variables (competition intensity, top management support, and information system maturity), one mediating variable (collaboration), one moderating variable (government support), and a dependent variable (system success). The systems success measures have been developed to reflect the operational benefits of the SCM systems; improvement in planning and analysis capabilities, faster throughput, cost reduction, task integration, and improved product and customer service. The model has been validated using the survey data collected from 122 vendors participating in the SCM systems in Korea. To test for mediation, one should estimate the hierarchical regression analysis on the collaboration. And moderating effect analysis should estimate the moderated multiple regression, examines the effect of the government support. The result shows that information system maturity and top management support are the most important determinants of SCM system success. Supply chain technologies that standardize data formats and enhance information sharing may be adopted by supply chain leader organization because of the influence of focal company in the private industrial networks in order to streamline transactions and improve inter-organization communication. Specially, the need to develop and sustain an information system maturity will provide the focus and purpose to successfully overcome information system obstacles and resistance to innovation diffusion within the supply chain network organization. The support of top management will help focus efforts toward the realization of inter-organizational benefits and lend credibility to functional managers responsible for its implementation. The active involvement, vision, and direction of high level executives provide the impetus needed to sustain the implementation of SCM. The quality of collaboration relationships also is positively related to outcome variable. Collaboration variable is found to have a mediation effect between on influencing factors and implementation success. Higher levels of inter-organizational collaboration behaviors such as shared planning and flexibility in coordinating activities were found to be strongly linked to the vendors trust in the supply chain network. Government support moderates the effect of the IS maturity, competitive intensity, top management support on collaboration and implementation success of SCM. In general, the vendor companies face substantially greater risks in SCM implementation than the larger companies do because of severe constraints on financial and human resources and limited education on SCM systems. Besides resources, Vendors generally lack computer experience and do not have sufficient internal SCM expertise. For these reasons, government supports may establish requirements for firms doing business with the government or provide incentives to adopt, implementation SCM or practices. Government support provides significant improvements in implementation success of SCM when IS maturity, competitive intensity, top management support and collaboration are low. The environmental characteristic of competition intensity has no direct effect on vendor perspective of SCM system success. But, vendors facing above average competition intensity will have a greater need for changing technology. This suggests that companies trying to implement SCM systems should set up compatible supply chain networks and a high-quality collaboration relationship for implementation and performance.