"Wat is Distributed Computing?"
Over de hele wereld staan er miljoenen PC's die maar een fractie van hun totale rekencapaciteit benutten. Een moderne computer gebruiken om een email te versturen, is ongeveer 'hetzelfde' als met een vrachtwagen naar de kruidenier rijden voor één kilo tomaten en één krop sla.
Aan de andere kant zijn er onderzoeken op deze wereld die schreeuwen om rekencapaciteit omdat zelfs de grootste en duurste supercomputers nog lang niet snel genoeg zijn om ingewikkelde processen -waarvan we graag meer zouden weten- door te rekenen. Een duizendtal gewone PC's samen zijn al gauw net zo krachtig als de grootste supercomputer op dit moment.
Bij 'Distributed Computing' worden die ingewikkelde processen in duizenden kleine stukjes "geknipt" en opgestuurd naar al die 'onderbenutte' PC's. Die kunnen dan een tijdje aan zo'n "stukje" rekenen terwijl ze toch weinig anders te doen hebben, en na een paar dagen of weken de (tussen)uitkomsten terugsturen. De resultaten worden dan centraal geëvalueerd, samengesteld tot een volgende stap, en die wordt terug in kleine stukjes naar de meehelpende PC's gestuurd.
Op die manier kunnen wij, gewoon door deel te nemen met onze gewone PC, een steentje bijdragen aan fundamenteel én belangrijk onderzoek. Een van die projecten, gebaseerd op 'Distributed Computing', is Folding@Home.
"Folding@Home"
De Folding@Home-groep van de Stanford Universiteit heeft dergelijk "Distributed Computing"-project dat het ‘vouwen’ (en vooral ook het 'misvouwen') van eiwitten bestudeert. Dat 'misvouwen' van eiwitten kan enorme gevolgen voor de gezondheid hebben (ziektes zoals Alzheimer, Parkinson, maar ook verschillende soorten kanker).
Eiwitten zijn kleine "biomachines" die onmisbaar zijn voor ALLE belangrijke biologische processen zoals enzymen voor alle biochemische reacties, basisbestandsdelen van onze botten, spieren, haar, huid en bloedvaten, in het immuunsysteem als antilichamen voor bv. virusherkenning, enzovoort. De lijst is eindeloos! Eiwitten zijn kettingen van opeenvolgende aminozuren zoals histidine, valine, etc. In totaal zijn er 20 mogelijke natuurlijke aminozuren die voorkomen in eiwitten.
"Waarom “vouwen” eiwitten?"
Het kennen van de aminozuurvolgorde van een eiwit vertelt ons weinig over wat het eiwit doet en vooral hoe het dat doet. Om hun functie (als bijvoorbeeld enzymen of antilichamen) te vervullen moeten ze een bepaalde vorm aannemen, ook wel een bepaalde "vouw" genoemd. Dit kan doordat de moleculen in eiwitten langs allerlei (bindings)assen kunnen draaien.
Eiwitten zijn dus werkelijk verbazingwekkende apparaten: voordat ze hun ‘werk’ doen, stellen ze zichzelf samen! Dit samenstellen van henzelf wordt "vouwen" genoemd.
"Vouwen van eiwitten en samenhangende ziektes"
Eiwitten zijn de “werkpaarden van het lichaam”, maar voordat ze kunnen werken moeten ze zich "opvouwen". Dit vouwen van eiwitten is fundamenteel voor alle biologische organismen, maar voor de mens eigenlijk bijna een compleet mysterie... Dit vouwen gebeurt constant in het lichaam, maar soms lopen er dingen verkeerd (het zogenaamde “misvouwen”). Soms zijn er geen grote gevolgen, maar het kan ook gebeuren dat verkeerd gevouwen eiwitten fatale gevolgen hebben.
Folding@Home bestudeert hoe het “misvouwen” van eiwitten, ziektes kan veroorzaken. Er worden regelmatig nieuwe ziektes aan de lijst toegevoegd, maar momenteel bestudeert Folding@Home de volgende aandoeningen:
1. Ziekte van Alzheimer
2. Ziekte van Huntington
3. Kanker
4. Ziekte van Chagas
5. Malaria
6. Virussen
7. HIV
8. Diabetes
Verder worden ook nog het ribosoom en de ontwikkeling van nieuwe medicijnen onder de loep genomen!
"Waarom is het vouwen van eiwitten zo moeilijk te begrijpen? "
Het is verbazingwekkend dat eiwitten zich niet alleen zelf samenstellen - zich vouwen - maar dat ze dit ook zo verbazingwekkend snel doen: sommige zo snel als een miljoenste van een seconde. Hoewel dit zeer snel is voor een persoon is het proces wel zo ingewikkeld dat het nog opmerkelijk lang duurt om dit te simuleren op computers.
Een processor doet er een etmaal over om een nanoseconde (1/1.000.000.000-deel van een seconde) te simuleren. Helaas duurt het vouwen van eiwitten tienduizenden nanoseconden. Het zou met andere woorden 10.000 processordagen (30 processorJAREN!) duren om het vouwen van één eiwit te simuleren. Dat is een lange tijd om op één resultaat te wachten!!!
“Hoe kan JIJ een bijdrage leveren?”
Omdat wij een wetenschappelijke gebruikersgroep zijn, is het bijna onze plicht om deel te nemen aan dit project.
Daarom is er in januari 2006 een Wetenschapsforum-team opgericht om te gaan helpen bij FOLDING@HOME. Dit is niet alleen nuttig; om het ook leuk te maken zijn er aan al die “stukjes” rekenwerk ook punten gekoppeld, en zo ontstaat er een wereldwijde "vouwcompetitie".
Wetenschapsforum.nl heeft zich in een paar jaar tijd de wereld-top-500 'binnengevouwen', maar de competitie zit ons op de hielen en we willen graag standhouden/misschien wel nog wat stijgen in de rangschikking en daarvoor hebben we JOUW hulp nodig!
De software
Protein viewer:
Webcontrol:
Ter overtuiging:
Installatie:
1. Download hier de software en installeer.
2. Vul je gebruikersnaam in (gewoon je WSF-gebruikersnaam).
3. Vul het wetenschapsforum-teamnummer in. Ons team nummer: 48658
4. … Dat was het!
Verder zal de rest van de instellingen goed staan, je bent klaar om aan de slag te gaan!
Nuttige links:
Het Wetenschapsforum Distributed Computing subforum voor discussies over ons “vouwwerk”: klik
Achtergrond over Folding door Stanford: klik
Internationaal Folding Forum: klik
De Project Summary waar je een overzicht kan vinden van alle eiwitten in behandeling (ook dat van jou): klik
Statistieken:
Je kunt jezelf overigens pas in de statistieken terugvinden wanneer je jouw eerste "eiwitje" ingeleverd hebt. Als je er nog niet meteen in staat, is dit dus volledig normaal.
* Officiele WSF-vouwstatistieken
* Officieuze statistieken op ExtremeOverclocking ook per teamlid
* Officieuze statistieken op Kakaostats
met oa een grafische weergave (zg. radar) van de snelheid waarmee wij, en de andere teams vóór en achter ons, vouwen.
.