АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ БИОИНФОРМАТИЧЕСКИЕ КОНВЕЙЕРЫ НА СУПЕРКОМПЬЮТЕРАХ: ПРОБЛЕМЫ И НОВЫЕ РЕШЕНИЯ (Научный журнал "Вестник Актюбинского регионального университета имени К. Жубанова", 2026)
Высокопроизводительное генерирование биологических данных стимулировало внедрение автоматизированных биоинформатических конвейеров в высокопроизводительных вычислительных системах (HPC) и суперкомпьютерах. В этом систематическом обзоре, составленном в соответствии с руководящими принципами PRISMA, обобщены 30 исследование, опубликованное в период с 2018 по 2025 год, с целью изучения систем управления рабочими процессами (WfMS), развернутых в средах HPC в областях геномики, транскриптомики, протеомики и метагеномики. Мы проанализировали известные платформы, включая Nextflow, Snakemake, WDL и CWL, задокументировав проблемы их внедрения и новые решения. К ключевым проблемам относятся перегрузка планировщика из-за массивного параллелизма, узкие места ввода-вывода в общих файловых системах, гетерогенное распределение ресурсов и воспроизводимость в различных вычислительных средах. Контейнеризация с помощью Docker и Singularity стала доминирующим решением для обеспечения переносимости и воспроизводимости. Инициативы сообщества, такие как nf-core, ускорили внедрение этих технологий, предоставив тщательно отобранные конвейеры, основанные на передовом опыте. Передовые решения включают стратегии планирования с учетом HPC, гибридные архитектуры облачных вычислений и HPC, а также интеграцию GPU для анализа с использованием машинного обучения. Несмотря на значительный прогресс в автоматизации сложных многоэтапных анализов, продолжающаяся совместная эволюция систем рабочих процессов и инфраструктуры HPC остается необходимой для обработки экзафлопных объемов данных и достижения полностью воспроизводимой вычислительной биологии в больших масштабах.