顶部分布于工作计算项目仍然苦战世界上最严重的健康问题

今年秋天看到了最坏的埃博拉曾经蹂躏西非,虽然医学研究人员正在努力寻找药物治疗或预防疾病,这个过程是漫长而复杂。那是因为你不只是捕捉你的手指和生产出来的药物与像埃博拉病毒。我们需要的是试错了大量的发现,可以在病毒和禁止复制蛋白结合的化合物。在实验室中,它可能需要几年甚至几十年。

由于成千上万的陌生人,埃博拉病毒研究人员所得到的帮助和计算,他们需要剃掉通过几年来寻找新药物所需的时间力量。

分布式计算是不是一个新概念,但因为它是今天构成的,它的诞生互联网的想法。提供者下载一个小的应用程序,在后台和使用备用PC的计算周期运行,以执行特定的过程。

当你运行一台PC并使用它来进行Word、Outlook和浏览时,你所使用的计算能力只是现代CPU的一小部分,可能总共只有5%,而且这只是在突发情况下。分布式计算程序使用另外的95%,如果您指定的话会更少,如果您需要更多的计算能力,计算客户端会回调他们的工作,让您拥有您需要的CPU能力。如果你不使用电脑时让它开着,应用程序就会满负荷运行。

有各种各样的方案,其中之一是为了寻求药物帮助停止埃博拉病毒。它的一部分世界共同体网格(WCG),由IBM运行,并使用在加州大学伯克利分校开发的软件。

WCG的建筑师兼首席科学家维克斯·贝尔斯蒂(Viktors Berstis)博士说,WCG有近70万名成员,有300万台设备注册参与了这些项目。总的来说,WCG正在运行近30个药物项目。

WCG使用在伯克利开发的软件BOINC,或伯克利开放网络计算基础设施。过去的分布式项目,甚至当前的项目Folding @ Home的,用自己的客户做的工作。BOINC是一个国家科学基金会资助的项目,以创建一个分布式计算客户端,任何项目都可以使用,从而节约研究人员不必另起炉灶,只是专注于自己的项目,而不是客户端的努力。

这个程序模拟了一种潜在的化合物与目标物质的反应,比如病毒中的一种蛋白质,这种蛋白质是疾病存活所必需的。通过分布式计算,WCG可以遍历任何给定目标的数以百万计的化合物,并极大地减少了在实验室中进行研究所需的时间。

“它适用于任何需要大量CPU时间并且可以分割成数百万个独立运行的作业的任务。世界社区网格和超级计算机之间的唯一区别是超级计算机处理器可以互相通信,”Berstis博士说。

埃博拉狩猎

在埃博拉疫情中,WCG与位于加州拉霍亚的生物医学研究组织斯克里普斯研究所(Scripps Institute)合作推出了该项目一起战胜埃博拉病毒.斯克里普斯项目负责人埃里卡·萨菲尔(Erica Saphire)博士表示,该项目将针对埃博拉病毒家族中的多种出血性病毒。

该项目将针对一种特定的蛋白质,这种蛋白质用于将病毒附着在人体的健康细胞上,然后进行复制。这种蛋白质之所以成为攻击目标是因为它不像病毒中的其他蛋白质,它不会变异。“他们的目标是病毒进入细胞的途径。因此,如果它在任何方面改变太多,它都是不可行的。它是(病毒中)少数几个不能改变的地方之一。它必须保持不变。所以这是一个理想的药物靶标,”Saphire博士说。

萨费尔博士说斯克里普斯的FightAIDS @ Home的组经常被在几个月内你会采取否则10年,并希望把WCG的三种百万设备完成工作。“有了这个庞大的计算能力,我们希望我们能理解,我们以前从来没有理解,”她说。“这是我的实验室曾经做过的最根本重要的事情。这也是最大的。”

斯克里普斯是一个大型、资金充足的机构,可以很容易地负担得起超级计算机,但萨菲尔博士说,WCG是一个更好的选择。她说:“事实证明,拥有成千上万台并行的计算机比拥有一台超级计算机更能加快速度。”

成功的故事

艺术奥尔森博士,教授斯克里普斯综合计算和结构生物学的一个部门,对所使用的WCGFightAIDS @ Home的项目自2005年以来,在这之前与现已倒闭的一家名为United Devices的早在2000年的第一个分布式生物医学计算项目之一。

奥尔森博士的研究小组发表了第一篇有关HIV蛋白酶的突变,艾滋病毒复制的把手的部分,以及它们是如何既能目标蛋白酶停止复制,以及如何发展蛋白酶耐药性。“这给了我们一组目标,试图寻找药物,可能是针对跨组突变体的有效,”奥尔森博士说。

与萨菲尔博士一样,他更喜欢通过WCG获得的大量cpu,而不是内部的超级计算机。“我们这里有很好的计算资源,但我们不是唯一使用斯克里普斯计算资源的人。我们在任何给定的时间只能得到300个cpu,而在世界社区网格中,我们可以在任何给定的时间得到成千上万个cpu来使用。所以这是一个巨大的进步。我们甚至不会试图利用我们当地的制度资源来做我们所做的停靠的范围,”他说。

还有除了斯克里普斯其他WCG成功。Berstis博士说,一个成功案例是碳纳米管的模拟。水更有效地流过所述管10,000倍比想象的,所以现在有实验发现过滤或脱盐水比使用非常昂贵的反渗透过滤器的较不昂贵的方法。

一个近日披露来自WCG“帮助抗击儿童癌症小组”的项目发现了治疗儿童神经母细胞瘤的化合物,这是一种神经系统的癌症。他们与日本的一个研究小组合作,发现7种候选药物有95%的几率治愈癌症。

最后,有一个癌症项目,用机器光学扫描观察活体组织切片的图像。最终开发出了一种算法来帮助分析这些图像,以确定是否存在癌细胞。贝尔斯蒂斯博士说:“他们现在和人类一样健康,所以这将有助于更快地确定是否存在癌症。”

DIY分布式计算

利用空闲的CPU周期,而不是在超级计算机投资数百万的概念是不输于IT部门或公司大处理任务。建立自己内部的分布式计算网络公司的轶事典故已经好几年了,虽然大多数公司将不再讨论放弃竞争优势的关注了。

CDx将诊断,其开发设备,以检测其最早阶段的癌症,愿意讨论它的努力。它内置电脑刚刚做加工的数据中心雷竞技电脑网站,再加上它利用空闲的CPU周期对员工的电脑,以建立自己的内部网格计算环境来分析数字化显微镜载玻片上的数据进行检测的细胞变化将表明癌症和癌前细胞。

CDx需要一个便宜的系统,可以处理每张病理切片产生的590GB图像数据,而且病人可以在不到四分钟内得到多张切片。在一台个人电脑上,这样的分析通常需要4个小时。它仍然无法代替人眼。幻灯片仍然由人类处理,但网格系统可以发现异常,或者注意到没有异常。

员工离开时,他们晚上回家自己的电脑。客户端电脑告诉他们的服务器计算能力和服务器决定哪些计算机得到什么类型的工作负载。速度更快的计算机在做下一个任务获得更高的优先级,罗伯特Tjon,工程副总裁和开发电网的说。

Tjon说价格最好的表现是从商品的硬件,这是强大的,高度可重构和可扩展性,只要有能够有效地管理外部资源,使电脑不断提供的数据集中系统。

“计算机资源百分之百的利用率将保持在空间,散热,电源和人力方面的整体格下来的成本来保持系统。我们也一样,英特尔投资数十亿美元,以使计算机更便宜的事实更快,我们只需要定期支付,流行的消费项目的价格,”他说。

因此,它可能是你的空闲PC有一天可能会救你一命。

这个故事,“前分发工作战斗世界上最严重的健康问题的计算项目仍难”最初发表ITworld .

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