Вернуться   Таки Одесский Форум > Hi-Tech форумы > Компьютеры > Распределённые вычисления

Важная информация

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 06.08.2010, 14:47 Вверх   #1
WildCat
BOINC@Odessa
 
Аватар для WildCat
 
Odessa, Ukraine
Сообщения: 1,142
Репутация: 437
Пол: Мужской
По умолчанию FoldIt!


Команда участвует в проекте с 01.10.2008

Для присоединения к одесской команде:
  1. Загрузите и установите версию программы для вашей операционной системы:
  2. Дождитесь пока программа скачает с сервера обновления
  3. Выберите пункт меню "Create account" и создайте учетную запись
    Создать учетную запись можно также и на сайте проекта
  4. Найдите на сайте проекта нашу команду (BOINC@Odessa) и присоединяйтесь к ней.
  5. Введите свои регистрационные данные, войдите в игру и решите 29 обучающих задачек
  6. После этого можно приниматься за более серьезные задания

-----------------------------------------------------------------------------------------------------
Полезные ссылки:
WildCat вне форума   Ответить с цитированием
Старый 06.08.2010, 15:15 Вверх   #2
WildCat
BOINC@Odessa
 
Аватар для WildCat
 
Odessa, Ukraine
Сообщения: 1,142
Репутация: 437
Пол: Мужской
По умолчанию

Теперь в фолдинг белков можно играть

Исследователи из Университета штата Вашингтон (University of Washington) намерены использовать энергию любителей компьютерных игр, которую они тратят на виртуальную оборону Земли от инопланетных захватчиков или освобождение принцесс, для борьбы с реальными врагами человечества - смертельными болезнями, в том числе СПИДом и раком.

Ученые превратили решение одной из насущных задач молекулярной биологии - выяснение трехмерной структуры белковых молекул - в увлекательную компьютерную игру, получившую название Foldit.

"Мы надеемся изменить и способы получения научного знания, и тех, кто этим занимается. Наша конечная цель - дать обычным людям игру, которая может сделать их кандидатами на Нобелевскую премию", - сказал один из авторов игры профессор Зоран Попович (Zoran Popovic) на презентации проекта в Балтиморе. Его слова цитируются в сообщении университета.

Белки - огромные органические молекулы, состоящие из многих тысяч атомов. В организме человека насчитывается более 100 тысяч видов белковых молекул, они формируют каждую клетку в нашем теле, определяют реакции иммунной системы. Каждая молекула свернута в сложнейшую трехмерную структуру, которая определяет многие особенности ее функционирования.

Компьютер может вычислить все возможные трехмерные формы белка, но эта математическая проблема настолько сложна, что на ее решение даже все машины мира потратят столетия.

Для увеличения мощности исследователи обратились к так называемым "сетям распределенных вычислений". В рамках этого подхода вычисления проводятся на компьютерах добровольцев по всему миру: любой желающий может установить у себя программу-клиент, которая во время простоя будет проводить расчеты в интересах проекта, а затем отсылать их на сервер.

Такой подход используется, в частности, для поиска сигналов внеземных цивилизаций в потоке данных, полученных от радиотелескопов, в рамках проекта SETI@home. Подобный проект для исследования трехмерной структуры белка - Folding@home - был запущен командой исследователей из Стэнфордского университета еще в 2000 году, и к 2007 году стал крупнейшим проектом такого типа.

Один из авторов Foldit профессор биохимии Дэвид Бейкер (David Baker) в 2005 году создал собственный проект Rosetta@home, который использовал машинное время компьютеров добровольцев по всему миру. Но даже 200 тысяч добровольцев было недостаточно.

"Слишком много возможностей должен перебрать компьютер в поисках правильной. Подход, подобный Rosetta@home, хорошо работает на небольших белковых молекулах, но чем большие молекулы мы берем, тем задача становится труднее и труднее, а компьютеры часто ошибаются. Люди, используя свою интуицию, могут дать правильный ответ значительно быстрее", - считает Бейкер.

Foldit - первый программный проект в биологии, который обращается к добровольцам не с просьбой предоставить простаивающие мощности их компьютеров или игровых приставок, но приглашает их активно участвовать в поиске. В игре используется естественная способность человека к пространственному мышлению, решению задач на распознавание трехмерных образов. При этом от игрока не требуется квалификация биолога, более того, она не даст никакого преимущества в игре.

Бейкер отмечает, что его 13-летний сын быстрее расшифровывает структуру белка, чем он сам. "Я представляю себе, что где-то в Индонезии есть 12-летний подросток, который сможет проделать это просто в своем воображении", - считает ученый.

Исследователи надеются, что со временем в развитии биологии будут играть большую роль одаренные люди, которые от природы наделены способностью видеть трехмерную структуру белка.

"Некоторые люди могут просто взглянуть на игру и менее чем в две минуты набрать рекордное количество очков. Они даже не могут объяснить, как они это делают", - говорит Попович.

Внешне игра выглядит как "тетрис 21 века", где разноцветные геометрические "змеи" заполняют экран. Начальные уровни обучают правилам, тем самым законам физики, которые сворачивают белковые молекулы в трехмерные фигуры, являющиеся ключом к биологическим загадкам - от болезни Альцгеймера до вакцин.

Через 20 минут обучения участник игры чувствует себя так, будто он играет в видеоигру, на самом же деле он щелкает мышкой во имя медицинской науки.

Разработчики проекта потратили больше года на то, чтобы сделать игру и достаточно увлекательной, и дающей точные результаты.

В конечном итоге ученые рассчитывают дать игрокам возможность "сразиться" с такими заклятыми врагами человека, как возбудители СПИДа или малярии, предполагая, что участники проекта создадут белковые молекулы, которые смогут блокировать вирусы. Молекулы с удачной "конструкцией" будут синтезированы в лаборатории Бейкера и протестированы в чашке Петри, а игроков-победителей упомянут в числе авторов публикации.

"Я надеюсь, что значительная часть человечества со временем будет увлечена решением критических медицинских проблем", - считает Бейкер.

Foldit включает в себя элементы многопользовательской игры, которая предполагает возможность создания команд игроков, их общение в ходе игры (чат). Исследователи планируют со временем собирать информацию о действиях участников игры, чтобы увидеть, как решают задачи самые удачливые из них. Эти данные будут использованы для обновления игры.
WildCat вне форума   Ответить с цитированием
Старый 06.08.2010, 16:14 Вверх   #3
WildCat
BOINC@Odessa
 
Аватар для WildCat
 
Odessa, Ukraine
Сообщения: 1,142
Репутация: 437
Пол: Мужской
По умолчанию

Геймеры оказались эффективнее суперкомпьютеров в научной работе

Геймеры оказались способны подбирать структуру белков более эффективно, чем компьютерные программы, которые задействуют очень мощные вычислительные ресурсы. К такому заключению пришли американские специалисты, создавшие компьютерную игру Foldit, в которой игрокам начисляются очки за подбор наиболее энергетически выгодной конфигурации белка. Статья ученых с описанием необычного эксперимента появилась в журнале Nature. Коротко работа описана в пресс-релизе на сайте проекта Foldit.

Белки - это полимеры, состоящие из молекул аминокислот. В живых системах каждый белок имеет строго определенную пространственную организацию, однако ее невозможно предсказать однозначно, даже зная последовательность составляющих белок аминокислот. Различные части белка организованы так, чтобы итоговая конструкция обладала минимальной свободной энергией по сравнению с другими возможными вариантами.

Сейчас для предсказания структуры белков используются компьютерные программы, которые перебирают возможные варианты сворачивания белка, определяя, какой из них является наиболее вероятным. Такие программы требуют очень серьезных вычислительных мощностей - с ними могут справиться только суперкомпьютеры. Кроме того, такие программы нередко опираются на распределенные вычисления - соответствующее ПО устанавливают добровольцы по всему миру, и их компьютеры занимаются подбором структуры в свободное от основной работы время.

Обычно компьютерные программы очень эффективно вычисляют оптимальную конфигурацию белка в целом, но на последних этапах они начинают "буксовать". Авторы новой работы решили задействовать на этих этапах людей - в 2008 году они создали игру Foldit. Пользователи вручную "гнут" части белков, а компьютер определяет, насколько низка энергия получающихся конструкций. Анализ результатов, полученных лучшими игроками в Foldit, показал, что для 10 белков полученные ими пространственные структуры оказались более похожими на конформацию, предсказанную учеными, чем конформации, полученные компьютерными программами. В настоящее время ученые ждут результатов рентгеноструктурного анализа этих 10 белков - очень трудоемкого метода, который позволяет выяснить, как именно свернут белок.

В ближайшем будущем авторы Foldit намерены проанализировать стратегии лучших игроков, чтобы попытаться использовать их для создания более эффективных компьютерных программ. Кроме того, ученые планируют разработать аналогичные игры для создания новых белков, которые могли бы выполнять те или иные важные медицинские задачи.

Ссылки по теме
- Predicting protein structures with a multiplayer online game - Nature, 05.08.2010
- Gaming for a cure: Computer gamers tackle protein folding - пресс-релиз на сайте проекта Foldit, 05.08.2010
WildCat вне форума   Ответить с цитированием
Старый 03.09.2010, 09:43 Вверх   #4
WildCat
BOINC@Odessa
 
Аватар для WildCat
 
Odessa, Ukraine
Сообщения: 1,142
Репутация: 437
Пол: Мужской
По умолчанию

Помогать науке можно играя
1.09.2010 Вера Башмакова



«Фолдит», скриншот игры. Стрелочками показаны:
Свойства белковой цепи: 1 — слишком близко расположенные атомы; 2 — водородная связь; 3 — гидрофобный аминокислотный остаток; поскольку он не защищен (то есть не спрятан внутрь молекулы белка), на нём «висит» желтая капелька; 4 — гидрофильный аминокислотный остаток; 5 — сегмент белкового «хребта» (то есть основной цепи), имеющий повышенную энергию и поэтому выделенный красным.
Рабочие инструменты игрока: 6 — «резинки», с помощью которых игроки могут управлять автоматическими инструментами; 7 — «замораживание» белкового «хребта», сохраняющее данный участок неизменным при изменениях других областей белка.
Интерфейс игры: 8 — панель, на которой показан текущий статус игрока, включая количество заработанных очков; 9 — список лучших игроков-одиночек и лучших команд; 10 — панель дополнительных инструментов и опций; 11 — чат для общения с другими игроками; 12 — «кулинарная книга» для создания новых автоматических инструментов, или «рецептов», по работе с белком.


Недавно группа американских исследователей создала полезную онлайн-игру под названием «Фолдит» (Foldit — «сложи это»). Играя в нее, вы можете помочь научному прогрессу, причем участвовать могут не только дипломированные специалисты, но и простые смертные. Вам предлагается решить одну из самых важных, обширных и нудных задач в биологии — определить правильную конформацию белка по его первичной последовательности. Но в игре от нудности не осталось и следа. На экране — разноцветная цепочка, которую надо сложить по определенным правилам. За верное решение начисляются очки, у каждого игрока есть собственный рейтинг. Можно объединяться в группы и решать задачи сообща — и при этом двигать биологию вперед.

Как известно, белок в своем первичном, «раскрученном», состоянии, — это просто линейная цепочка аминокислот. Каждая аминокислота в этой цепочке обладает определенными свойствами — она может быть гидрофильной или гидрофобной, положительно или отрицательно заряженной, и так далее.

В зависимости от этих своих свойств аминокислоты начинают взаимодействовать. Гидрофобные аминокислотные остатки слипаются друг с другом и прячутся внутрь белковой молекулы, где нет воды. Гидрофильные же остатки торчат наружу, ведь содержащаяся в цитоплазме вода им ни капельки не страшна. Противоположно заряженные аминокислоты притягиваются, а одинаково заряженные — отталкиваются. Там, где это возможно, между аминокислотами возникают дисульфидные мостики и водородные связи.

В результате всех этих взаимодействий белковая цепочка начинает изгибаться и сворачиваться, пока, наконец, не достигнет такой конформации, на которую «согласны» все содержащиеся в ней аминокислоты. В этом состоянии внутренняя энергия молекулы белка минимальна.

Казалось бы, нет ничего проще, чем высчитать, какую конформацию примет белок, исходя из его аминокислотной последовательности. Но не тут-то было! Одна-единственная возможная конформация существует только для совсем коротеньких и простых белков. Чем белок длиннее, тем больше различных конформаций он может принять, но только одна из них будет верной. И в результате бедный ученый остается один на один с длиннющей аминокислотной последовательностью, которая может сложиться десятью разными способами.

Конечно, существует специальная программа под названием «Розетта», которая высчитывает правильную конформацию белка исходя из его аминокислотной последовательности (или, наоборот, подбирая оптимальную последовательность под структуру искусственно синтезируемого белка). Но — увы! — и «Розетта» совершает ошибки. Судя по всему, компьютер зачастую просто не может вычислить верную структуру белка, потому что для этого необходимы человеческое пространственное мышление и интуиция.

Большая группа американских ученых решила подойти к проблеме с другой стороны и превратить занудную и просто неохватную задачу (ведь белков — десятки и сотни тысяч) в интересную игру.

Условия игры просты: дается аминокислотная последовательность и игрок крутит и вертит ее до тех пор, пока она не приобретет оптимальную трехмерную структуру. Чтобы ввести в курс дела новичков, есть несколько тренировочных задачек-пазлов, решая которые, можно разобраться в основах игры. Чтобы подогреть активность участников, разработчики создали рейтинг лучших игроков (причем, как оказалось, некоторые из лучших игроков профессионально занимались биохимией). Кроме того, решать пазл можно не только в одиночку, но и целой командой.

Как оказалось, люди нередко справлялись с предложенным пазлом лучше, чем «Розетта» — особенно тогда, когда для достижения правильной конформации нужно было вначале слегка распутать белковую цепочку, в результате чего ее энергия повышалась. Программа в таких случаях заходила в тупик и выдавала неправильное решение, поскольку в нее было «забито», что повышение энергии — вещь нежелательная. Однако для людей это не было проблемой, поскольку они понимали, что после того, как они повернут цепочку желаемым образом, ее энергия снова понизится. К тому же, каждый человек применял свою уникальную тактику для решения задач, а программа всё время действовала однотипно.

Слепой тест показал, что из десяти предложенных пазлов люди справились с задачей лучше, чем «Розетта», в пяти случаях, в двух случаях победил компьютер, а три случая можно назвать ничьей. Разработчики полагают, что идеальным вариантом было бы комбинировать «Фолдит» и «Розетту», чтобы людям не пришлось возиться с первоначальной укладкой белковой цепи, которую может хорошо выполнить компьютер, а приниматься за дело только тогда, когда для дальнейшего складывания белка потребуется человеческий взгляд.
WildCat вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход


Часовой пояс GMT +3, время: 06:11.