NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell でゲノム解析とタンパク質折りたたみワークロードを高速化
NVIDIA は、ゲノム解析とタンパク質構造予測のボトルネック解消を目的として、Blackwell アーキテクチャを採用した RTX PRO 4500 サーバーと BioNeMo プラットフォームの連携により、医療現場での分析速度向上とコスト削減を実現する新ソリューションを発表しました。
キーポイント
ゲノム解析のボトルネック解消
シーケンシング速度の飛躍的向上に伴い、データ生成から解析へボトルネックが移行した現状に対し、NVIDIA Parabricks を活用することで分析時間を数時間から数分に短縮し、臨床判断を迅速化する。
Blackwell サーバーによる性能強化
最新の RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition の導入により、ゲノムワークロードとタンパク質折りたたみ計算の処理速度が大幅に向上し、高精度かつ低コストでの運用を可能にする。
精密医療への統合的アプローチ
疾患理解のためのゲノミクスと治療法発見のためのタンパク質構造解析という精密医療の二大要素を、AI と GPU アクセラレーションによってシームレスに結びつけ、創薬プロセスの高速化を実現する。
NVIDIA Parabricks の解析速度向上
信頼性の高いオープンソースツールの GPU アクセラレーション版を提供し、ゲノム解析を数時間から数分に短縮します。
RTX PRO 4500 Blackwell の性能と効率性
Blackwell アーキテクチャに基づくこの GPU はコンパクトで省電力であり、クラウドやデータセンター、エッジ環境でのワークロードに強力な計算能力を提供します。
Genomic Analysis Acceleration
The RTX PRO 4500 Blackwell delivers significant speedups for alignment and variant calling, running Minimap2 and DeepVariant roughly 2x faster than the NVIDIA L4 GPU.
fq2bam Performance Lead
For fq2bam (BWA-MEM) workflows using Parabricks, the RTX PRO 4500 achieves a 2.4x performance improvement over the previous generation L4 Tensor Core GPU.
影響分析・編集コメントを表示
影響分析
本記事は、AI と高性能GPUの進化が単なる計算速度の向上を超え、生命科学研究や臨床診断という実社会の課題解決に直結する段階に入ったことを示しています。特にゲノム解析と創薬プロセスにおける時間的・経済的制約を打破することで、精密医療の実用化スピードを加速させる重要な転換点となるでしょう。
編集コメント
ゲノム解析のボトルネックが「生成」から「分析」へ移行したという洞察は非常に鋭く、AI/ハードウェア連携による医療現場への即効性ある影響を如実に示しています。
精密医療は、ゲノムレベルでの疾患の理解と分子レベルでの治療法の特定という 2 つの基本的な能力に依存しています。
NVIDIA の精密医療への貢献は、加速計算を超えたものにとどまらず、ハードウェアおよびソフトウェアの進展を直接的に医療成果へと変換するフルスタックプラットフォームを提供しています。
ヒトゲノムのシーケンシングには当初 10 年以上を要しましたが、現在は数時間で完了できるようになりました。この劇的な変化は単なる技術的マイルストーンを超えたものです。これにより、早期発見、迅速な診断、より標的を絞った治療が可能となり、疾患の理解と治療の方法が根本的に変革されました。
シーケンシング速度の向上により、ゲノム研究におけるボトルネックはデータ生成からデータ分析へと移行しました。下流の分析が追いつかない限り、高速なシーケンシングは価値を持ちません。臨床医は、特に腫瘍学や新生児集中治療室(NICU)など、一分一秒が重要な時間敏感度の高い環境において、より迅速に治療方針を決定する必要があります。
一方、創薬開発の基礎となるタンパク質構造の特性評価という従来のプロセスには、かつて何年もの過酷な実験作業が必要でしたが、AlphaFold に代表される新しい AI ベースの方法論により、これは数分または数時間に短縮されました。この変化は、治療候補の同定にかかる時間と費用を劇的に削減し、ハイスループットスクリーニングを可能にすることで、創薬プロセスを加速させています。
ゲノミクスは病気の理解を助け、タンパク質構造の研究はその治療法の発見につながります。これらは同じ旅路における2つの段階です。
本記事では、最新のNVIDIA BioNeMoプラットフォーム(NVIDIA Parabricksを含む)および最近発表されたRTX PRO 4500 Blackwell Server Editionが、医療・生命科学分野の研究者や臨床医をどのように支援し、より高速かつ高精度な処理を実現しながら、計算コストを大幅に削減しているかを探ります。
NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell 上の NVIDIA Parabricks
加速されたゲノム解析ソリューションであるNVIDIA Parabricksは、このデータ分析のボトルネック解消において中心的な役割を果たしています。信頼性の高いオープンソースツールのGPUアクセラレーション版を提供することで、Parabricks は分析時間を数時間から数分に短縮し、研究者が生物学的知見を発見するのを支援するとともに、臨床医による意思決定を迅速化します。
NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU は、RTX PRO データセンターポートフォリオに新たに追加された製品です。NVIDIA Blackwell アーキテクチャに基づいたこのコンパクトで省エネルギーなプラットフォームは、クラウド、データセンター、エッジのいずれにも展開される幅広いワークロードに対して強力な計算能力を提供し、特に NVIDIA Parabricks のパフォーマンス向上を実現しています。
image*図 1. NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU*
アライメントおよびバリアントコールの高速化:Minimap2、fq2bam、DeepVariant
通常は時間がかかるタスクであるアライメントやバリアントコールは、従来の CPU ベースの手法では数時間を要することがあります。Minimap2 と fq2bam はアライメントに広く使用されており、一方 DeepVariant はバリアントコールのための人気のあるツールです。Minimap2 は DNA または RNA のシーケンシングリードを参照ゲノムにアライメントするためのシーケンスアライメントツールであり、fq2bam は BWA-MEM に対する Parabricks のラッパーで、GATK のベストプラクティスも含まれています。DeepVariant は遺伝性疾患(すなわち遺伝性の病気)のバリアントコールを行う Google のディープラーニングベースのバリアントコーラーです。
Parabricks は GPU アーキテクチャ全体にわたって大幅な高速化を実現し、継続的な加速のために絶えず最適化されています。シーケンスアライメントおよびバリアントコールアプリケーションにおいて、RTX PRO 4500 Blackwell は以前の GPU エディションと比較して性能の向上を提供します。Minimap2 と DeepVariant はいずれも NVIDIA L4 Tensor Core GPU と比較して約 2 倍高速です。fq2bam の場合、RTX PRO 4500 は NVIDIA L4 よりも 2.4 倍高速です。
Parabricks v4.7 ベンチマーク
ツールNVIDIA RTX PRO 45002 GPU(分)NVIDIA L4**2 GPU(分)
Minimap215.830.1
fq2bam (BWA-MEM – ペアエンド)13.432.5
DeepVariant(ショートリード)7.515.0
*表1. 所要時間(分)。NVIDIA Perflab チームが Parabricks v4.7.0 を使用し、内部ノードで収集した数値です。参考目的でのみご使用ください。速度はデータセット、GPU インスタンス、ホスト CPU、利用可能なメモリ、その他の要因によって変動する可能性があります。DeepVariant および fq2bam には Illumina データを用いた 30×全ゲノム配列決定、Minimap2 には PacBio データを用いた 35×全ゲノム配列決定を実施*。
PacBio は長鎖シーケンシング技術で知られるゲノムシーケンシング企業です。RTX PRO 4500 Blackwell を統合することで、PacBio は塩基呼び出し(basecalling)において大幅な速度向上を達成しました。塩基呼び出しは、装置からの生出力をダウンストリーム解析に使用可能な配列データに変換する最初の計算ステップです。
「PacBio HiFi シーケンシングでは、妥協できない精度と、生物学の進捗に追いつくスピードが求められます。RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU はその両方を提供します」と、Pacific Biosciences の機器分析シニアディレクターである Armin Töpfer 氏は述べています。
「L4 GPU に比べて塩基呼び出しのスループットが 2 倍以上向上し、電力とサイズのプロファイルがシーケンシング解析をどのように、どこで行うかという新たな可能性を開きました」と同氏は話しました。「これに、Parabricks の minimap2 および DeepVariant ツールの速度向上と機能強化が加わることで、当社のプラットフォームの未来に対する期待が高まっています」。
Minimap2 を始めるには
docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \
--workdir /workdir \
nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \
pbrun minimap2 \
必ず JSON 形式で返してください。translation フィールドのみ。他のフィールド (technical_terms 等) は一切追加しないこと — 余計なフィールドを書こうとして本文翻訳がトークン上限で打ち切られる事故を防ぐため:
{"translation": "翻訳全文"}
--ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \
--in-fq /workdir/${INPUT_FASTQ} \
--out-bam /outputdir/${OUTPUT_BAM}
Get started with fq2bam (BWA-MEM)
This command assumes all the inputs are in the current working directory and all the outputs go to the same place.
docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \
--workdir /workdir \
nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \
pbrun fq2bam \
--ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \
--in-fq /workdir/${INPUT_FASTQ_1} /workdir/${INPUT_FASTQ_2} \
--knownSites /workdir/${KNOWN_SITES_FILE} \
--out-bam /outputdir/${OUTPUT_BAM} \
--out-recal-file /outputdir/${OUTPUT_RECAL_FILE}
Get started with DeepVariant
docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \
--workdir /workdir \
nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \
pbrun deepvariant \
--ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \
--in-bam /workdir/${INPUT_BAM} \
--out-variants /outputdir/${OUTPUT_VCF}
Advancing structural biology with Openfold3 and cuEquivariance
Openfold3 と cuEquivariance の統合により、RTX PRO プラットフォームのタンパク質構造推論能力がさらに強化されました。最新世代の Blackwell Tensor コアを搭載した RTX PRO 4500 Blackwell は顕著な加速を実現し、L4 ベースラインと比較して最大 2.3 倍の高速化を提供し、1,500 アミノ酸までのタンパク質を処理可能にしています。
Openfold3 + cuEQ 0.10(秒)**
タンパク質サイズL4**1 GPU
(秒)RTX PRO 4500 BSE****1 GPU
(秒)高速化率**
25619.918.712.3x
51259.4225.682.3x
1024198.9084.802.4x
1536453.47194.282.3x
*表 2. 秒単位の時間。使用データセット:サンプリングされた CASP14 データセットから colabfold データベースと mmseqs2 を用いて生成した入力 MSAs。推論は BF16 精度で行われました*
Smith-Waterman アライメントにおける高性能
Blackwell アーキテクチャで導入された動的計画法(DPX)命令セットを活用し、RTX PRO 6000 および RTX PRO 4500 GPU は Smith-Waterman アライメントにおいて圧倒的なスループットを提供します。このハードウェアアクセラレーション機能は、最新の CUDA 13.2 を介して、Math API および PTX 9.2 レベルの両方ですべての開発者に広く利用可能となり、DNA、RNA、およびタンパク質のアライメント手法に新たなレベルの加速をもたらしました。これには 32 ビット、16 ビット、8 ビットの精度サポートが含まれています。
RTX PRO 4500 Blackwell は、L4 と比較して現在 9.6 倍高速であり、前世代の DPX(Double Precision eXtension)を使用する H100 SXM と同等のパフォーマンスを発揮します。さらに高いスループットを必要とする場合、RTX PRO 6000 BSE は RTX PRO 4500 BSE を 2.36 倍上回ります。
Smith-Waterman アライメント
パフォーマンス (GCUPS) スピードアップ
CPU ベースライン (256 スレッド) 256 1.0x
NVIDIA L4 524 2.0x
NVIDIA RTX PRO 4500 BSE 4923 19.2x
*表 3. ギガセル/秒で正規化されたパフォーマンス。CPU ベースラインは SSW ライブラリを使用して測定。アフィンギャップアライメント(スコア計算)の入力重みは BWA から取得。入力データセット:Illumina シーケンサーを使用した HG002 (NA24385) ペアエンドプロトコル*
純粋な速度だけでなく、RTX PRO 4500 は H100 SXM と比較して最大 4.3 倍の低消費電力を実現しながら、この Smith-Waterman ワークロードにおいて同等のパフォーマンスを提供します。
さらに詳しく知る
Parabricks、OpenFold 3、および RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition が、あなたの精密医療への旅をどのように加速するかをご覧ください。
加速されたゲノミクスと AI を活用した構造生物学の融合は、精密医療で何が可能かという定義を書き換えており、その進歩のペースはさらに加速しています。
NICU におけるゲノム解析を数時間から数分に短縮することや、130 以上の薬剤ターゲットに対するタンパク質結合体の生成と実験的検証を行うことなど、この作業を可能にするプラットフォームはもはや研究上の興味本位の領域ではなく、NVIDIA によって実現されています。
- Parabricks を試す
- RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition についてさらに詳しく知る
原文を表示
Precision medicine depends on two fundamental capabilities: understanding disease at the genomic level and identifying treatments at the molecular level.
NVIDIA’s contributions to precision medicine extend far beyond accelerated computing, delivering a full-stack platform that translates hardware and software advancements directly into healthcare outcomes.
Sequencing the human genome initially took more than a decade, and now it can be completed in a matter of hours. This dramatic shift goes beyond a technical milestone. It has enabled earlier detection, faster diagnoses, and more targeted therapies, fundamentally changing how diseases are understood and treated.
This increase in sequencing speed has shifted the genomic bottleneck from data generation to data analysis. Faster sequencing is only valuable if downstream analysis can keep pace. Clinicians need to make treatment decisions more quickly, particularly in highly time-sensitive settings such as oncology or neonatal intensive care units (NICUs), where every minute matters.
Separately, the traditional process of characterizing a protein’s structure, which is fundamental to drug development, once required years of laborious experimental work, but new AI-based methods like AlphaFold have reduced this to minutes or hours. This shift accelerates drug discovery by dramatically reducing the time and expense of identifying therapeutic candidates and enabling high-throughput screens.
Genomics helps you understand disease, protein structure helps you find treatments for it. They’re two stages of the same journey.
This post explores how the latest advancements in the NVIDIA BioNeMo platform, including NVIDIA Parabricks, and the recently announced RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition, are enabling researchers and clinicians in healthcare and life sciences to move faster, with greater accuracy, and at significantly lower compute cost.
NVIDIA Parabricks on NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell
NVIDIA Parabricks, an accelerated genomic analysis solution, plays a pivotal role in addressing this data analysis bottleneck. By providing GPU-accelerated versions of trusted, open-source tools, Parabricks reduces analysis to minutes from hours—enabling researchers to uncover biological insights and clinicians to make decisions faster.
The NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU is the newest addition to the RTX PRO data center portfolio. Based on the NVIDIA Blackwell Architecture, this compact, energy-efficient platform delivers powerful compute capabilities for a wide range of workloads deployed across cloud, data center, and edge; including improved performance for NVIDIA Parabricks.

Accelerating alignment and variant calling: Minimap2, fq2bam, and DeepVariant
Typically time-intensive tasks, such as alignment and variant calling, can take hours on traditional CPU-based methods. Minimap2 and fq2bam are widely used for alignment, while DeepVariant is a popular tool for variant calling. Minimap2 is a sequence alignment tool to align DNA or RNA sequencing reads to a reference genome and fq2bam is the Parabricks wrapper to BWA-MEM, including GATK best practices. DeepVariant is Google’s deep-learning based variant caller for germline variants (i.e., inherited diseases).
Parabricks achieves significant speedups across GPU architectures and is continuously optimized for ongoing acceleration. For sequence alignment and variant calling applications, the RTX PRO 4500 Blackwell provides performance speedups over previous GPU editions. Minimap2 and DeepVariant are both roughly 2x faster when compared to the NVIDIA L4 Tensor Core GPU. For fq2bam, the RTX PRO 4500 is 2.4x faster than the NVIDIA L4.
Parabricks v4.7 benchmarks
PacBio is a genomic sequencing company known for its long-read sequencing technology. By integrating the RTX PRO 4500 Blackwell, PacBio achieved significant speedups in basecalling, the first computational step that converts raw instrument output into usable sequence data for downstream analysis.
“PacBio HiFi sequencing demands accuracy that can’t be compromised, and speed that keeps pace with the biology. The RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU delivers both,” says Armin Töpfer, senior director of instrument analysis at Pacific Biosciences.
“We see more than a 2x improvement in basecalling throughput over theL4 GPU, with a power and size profile that opens new possibilities for how and where sequencing analysis can happen,” he said. “This, coupled with a speed and increase in the Parabricks minimap2 and DeepVariant tools, makes us excited about the future of our platforms.”
Get started with Minimap2
docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \
--workdir /workdir \
nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \
pbrun minimap2 \
--ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \
--in-fq /workdir/${INPUT_FASTQ} \
--out-bam /outputdir/${OUTPUT_BAM}
Get started with fq2bam (BWA-MEM)
# This command assumes all the inputs are in the current working directory and all the outputs go to the same place.
docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \
--workdir /workdir \
nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \
pbrun fq2bam \
--ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \
--in-fq /workdir/${INPUT_FASTQ_1} /workdir/${INPUT_FASTQ_2} \
--knownSites /workdir/${KNOWN_SITES_FILE} \
--out-bam /outputdir/${OUTPUT_BAM} \
--out-recal-file /outputdir/${OUTPUT_RECAL_FILE}
Get started with DeepVariant
docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \
--workdir /workdir \
nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \
pbrun deepvariant \
--ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \
--in-bam /workdir/${INPUT_BAM} \
--out-variants /outputdir/${OUTPUT_VCF}
Advancing structural biology with Openfold3 and cuEquivariance
The integration of Openfold3 with cuEquivariance further enhances the capabilities of RTX PRO platforms for protein structure inference. With the latest generation Blackwell Tensor cores, RTX PRO 4500 Blackwell delivers significant acceleration, offering up to a 2.3x speedup over the L4 baseline allowing it to process proteins up to 1,500 Amino acids.
High performance in Smith-Waterman alignment
Leveraging the new set of DPX instructions for dynamic programming introduced in the Blackwell architecture, the RTX PRO 6000 and RTX PRO 4500 GPUs deliver massive throughput for Smith-Waterman alignment. This hardware-accelerated feature is now broadly accessible to all developers via the latest CUDA 13.2 at both the Math API and PTX 9.2 level, bringing new levels of acceleration for DNA, RNA, and protein alignment methods with 32-, 16-, and 8-bit precision support.
The RTX PRO 4500 Blackwell is now 9.6x faster than the L4 and performs on par with the H100 SXM using previous generation DPX. For even higher throughput, the RTX PRO 6000 BSE outperforms the RTX PRO 4500 BSE by 2.36x.
Beyond raw speed, RTX PRO 4500 has up to 4.3x lower power consumption than H100 SXM, while delivering comparable performance for this Smith-Waterman workload.
Learn more
Discover how Parabricks, OpenFold 3, and RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition can accelerate your precision medicine journey.
The convergence of accelerated genomics and AI-enabled structural biology is redefining what’s possible in precision medicine, and the pace of progress is only accelerating.
From reducing genome analysis to minutes from hours in an NICU, to generating and experimentally validating protein binders against more than 130 drug targets, the platform enabling this work is no longer a research curiosity; it is made possible by NVIDIA.
- Try Parabricks
- Learn More About RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition
関連記事
今日のまとめ
AI日報で今日の重要ニュースをまとめ読み