FOLDING @ HOME

José Herminio Parreño PiquerasAndrés Olivas Velasco

COMPUTACIÓN DISTRIBUIDA

Ha sido diseñada para resolver problemas demasiado grandes para cualquier supercomputador y main-frame.

se mantiene la flexibilidad de trabajar en múltiples problemas más pequeños, conceptualmente.

La computación distribuida, es un nuevo modelo para resolver problemas de computación masiva utilizando un gran número de ordenadores, organizados en racimos incrustados en una infraestructura de telecomunicaciones tal como Internet.

Las proteinas y su plegamiento

Las proteínas son los “motores” de la Biología, ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos.

Son moléculas de gran tamaño formadas por largas cadenas lineales aminoácidos. Existen unos 20 aminoácidos distintos, que pueden combinarse en cualquier orden y cualquier manera.

combinaciones diferentes realmente abrumador (en teoría 20200),según la configuración espacial tridimensional que adopte una secuencia de aminoácidos, sus propiedades pueden ser totalmente diferentes.

Las proteinas y su plegamiento

Las proteínas para poder desempeñar sus funciones bioquímicas primero se deben auto ensamblar, o "plegarse". El plegamiento de proteínas es el proceso por el que una proteína alcanza su estructura tridimensional.

La función biológica de una proteína depende de su correcto plegamiento.

cuando las proteínas no se pliegan correctamente, puedan producirse consecuencias graves, que incluyen a enfermedades ampliamente conocidas

FOLDING @ HOME ¿Qué es?

Folding @ Home (Plegamiento en casa) es un programa desarrollado por la Universidad de Stanford, cuyo objetivo es comprender el plegamiento y agregación de las proteínas, y las enfermedades relacionadas,mediante la simulación del plegamiento de las proteinas en un entorno de cálculo distrubuido.

¿Por qué FOLDING @ HOME? Aunque el plegado proteico es un proceso muy rápido en el organismo, (se

llegan a plegar un millón de proteinas en un segundo en una célula de nuestro organismo), es muy costoso computacionalmente de simular, de hecho, se puede simular un nanosegundo de plegamiento... ¡en un dia entero de computación intensiva de CPU!

La solución que se ha propuesto es utilizar algoritmos de computación

distribuida para reducir drásticamente estos tiempos de cómputo.

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¿Cómo funciona?

Un Pc c o una PS3 descarga el programa cliente de Folding at Home.

Se le asigna al cliente un ID único,(en función del usuario y la máquina), además este cliente es asignado mediante un servidor de asignamiento a un proyecto (cada servidor tendrá un proyecto de investigación determinado)

El Pc descarga un núcleo de procesamiento y simula el procesamiento de la proteina mediante un identificador único,

Los resultados son enviados a un servidor y procesados, el cliente sigue procesando.

FOLDING @ HOME

Utiliza la potencia de la GPU (Graphical Processor Unit) para realizar los cálculos.Los resultados de Folding @ Home son públicos y cualquier laboratorio de investigación podrá accedera a ellos

FOLDING @ HOME Sistema de equipos:

Folding @ Home utiliza un sistema de equipos al que te puedes unir, y ganar créditos conjuntamente según horas de cálculo realizadas.

Ranking mundial tanto por usuarios individuales como equipos

Páginas web y foros especializados reclutando CPU's.

El número de usuarios de Folding @ Home crece cada dia.

ESTUDIOS Y ENFERMEDADESINVESTIGADAS

la enfermedade de Hunington está causada por la unión de pequeñas proteinas que curiosamente sólo están formadas por un tipo de aminoácido, (Guanina). Mediante Folding @ home se están estudiando el desarrollo de bio-fármacos que ataquen esas uniones de amino-ácidos para convertirlas en inócuas.

Folding@home está estudiando el misterioso proceso de síntesis proteica en los ribosomas. Además se está barajando el desarrollo de moléculas proteicas más eficaces que darán lugar a mejores antibióticos para atacar a los ribosomas de las bacterias.

La enfermedad de Alzheimer, está causada por la unión de proteínas relativamente pequeñas (42 aminoácidos), llamados alpha-péptidos, estas pequeñas proteínas están relacionadas con la destrucción progresiva de células cerebrales y la degeneración celular de la materia gris del cerebro.

Folding@home está estudiando el desarrollo de un posible biofármaco que se asocie a los alpha-péptidos para formar una proteína conjunta que sea inocua para el organismo.

OTROS PROYECTOS

Seti@Home – Fue el primer sistema de computo distribuido y procesa señales de radio para buscar una

prueba de inteligencia extraterrestre. Cels@Home - Estudia la adhesión celular (y otros substratos). Una de las muchas aplicaciones de este proyecto es la investigación sobre el cáncer, como el punto en el que las células cancerígenas dejan de permanecer en su sitio para desplazarse por todo el cuerpo.

FightAIDS@Home - Es un proyecto con el foco dirigido al uso de métodos de computación para identificar fármacos candidatos que posean la forma correcta y las características químicas para bloquear la proteasa del HIV (virus del SIDA).

Superlink@Technion - Ayuda a los científicos a encontrar genes que producen enfermedades tales como algunos tipos de diabetes, hipertensión, cáncer y esquizofrenia, entre otras enfermedades.

MindModeling@Home - Este proyecto se centra en la utilización del modelado computacional de procesos cognitivos para comprender mejor la mente humana y procura entender mejor los mecanismos y procesos que permiten y moderan el rendimiento y aprendizaje humano.

Genetic Life - Investiga actualmente la evolución de sistemas basados en simples juegos de instrucciones (algoritmos genéticos).

CONCLUSIÓN

La instalación y el uso de Folding@home es realmente sencilla Gratuito

Ningún tipo de ralentizamiento en el PC por el uso de este programa cliente. su ejecución contribuye a una ampliación del conocimiento científico y de

investigación en la lucha contra terribles enfermedades y patologías.

Apendice I Instalación PC Windows

Folding@home está disponible para descargar en su web oficial para cualquier sistema operativo (Windows XP/VISTA,Linux, MacOS ect),

Una vez descargado, la instalación para Windows es sencilla, basta con ejecutar el archivo Folding@home-Win32-x86-systray-623.msi .

Apendice I Instalación PC Windows

Una vez instalado, el software nos preguntará por un nombre de usuario y un nombre de grupo (por si queremos pertenecer a uno)

Folding@home se ejecuta en el Systray y no ralentiza el pc ya que aprovecha los momentos de inactividad del pc o la GPU (La unidad de procesamiento de la tarjeta gráfica) para realizar sus cálculos

Apendice I Instalación PC Windows

En el panel de control también se podrán definir otros aspectos de conexión (por si estamos detrás de un proxy),

podremos configurar la cantidad de porcentaje de procesador que queremos utilizar para el cálculo de procesamiento de las proteínas.

Folding @ Home LogCada actividad de Folding se queda registrada.

Como podemos observar, primero un servidor encargado de asignar clietnes a servidores nos asigna el proyecto del servidor 171.64.122.136

[23:21:26] Initialization complete[23:21:26] - Preparing to get new work unit...[23:21:26] + Attempting to get work packet[23:21:26] - Connecting to assignment server[23:21:27] - Successful: assigned to (171.64.122.136).[23:21:27] + News From Folding@Home: Welcome to Folding@Home[23:21:27] Loaded queue successfully.[23:21:31] + Closed connections[23:21:31] [23:21:31] + Processing work unit[23:21:31] Core required: FahCore_78.exe[23:21:31] Core not found.[23:21:31] - Core is not present or corrupted.[23:21:31] - Attempting to download new core...[23:21:31] + Downloading new core: FahCore_78.exe

Folding @ Home Log

Como podemos observar, primero un servidor encargado de asignar clietnes a servidores nos asigna el proyecto del servidor 171.64.122.136

15:42:39] Project: 2527 (Run 10, Clone 43, Gen 8)[15:42:39] [15:42:39] Assembly optimizations on if available.[15:42:39] Entering M.D.[15:43:00] (Starting from checkpoint)[15:43:00] Protein: p2527_Am22-43[15:43:00] [15:43:00] Writing local files[15:43:00] Completed 80000 out of 2000000 steps (4%)[15:43:00] Extra SSE boost OK.[16:15:43] Writing local files[16:15:43] Completed 100000 out of 2000000 steps (5%)

Folding @ Home Log

Llegados a este punto, Folding@Home trabajará usando intervalos de inactividad en el procesador, y al procesar toda la proteína, la

enviará los resultados a la base de datos correspondiente del servidor y el proyecto previamente asignados.

[03:53:16] Completed 2475000 out of 2500000 steps (99%)[03:57:05] Writing checkpoint files[03:59:28] Writing local files[03:59:28] Completed 2500000 out of 2500000 steps (100%)[03:59:28] Writing checkpoint files[04:00:28] [04:00:28] Finished Work Unit:[04:00:28] Leaving Run[04:00:29] - Writing 310502 bytes of core data to disk...[04:00:29] ... Done.[04:00:29] - Shutting down core[04:00:29] [04:00:29] Folding@home Core Shutdown: FINISHED_UNIT[04:00:32] CoreStatus = 64 (100)[04:00:32] Unit 0 finished with 98 percent of time to deadline remaining.

Folding @ Home Log

[04:00:32] Updated performance fraction: 0.986868[04:00:32] Sending work to server[04:00:32] Project: 2527 (Run 15, Clone 49, Gen 38)[04:00:32] + Attempting to send results [December 13 04:00:32 UTC][04:00:32] - Reading file work/wuresults_00.dat from core[04:00:32] (Read 310502 bytes from disk)[04:00:32] Connecting to http://169.230.26.30:8080/[04:00:33] Posted data.[04:00:33] Initial: 0000; - Uploaded at ~304 kB/s[04:00:33] - Averaged speed for that direction ~202 kB/s[04:00:33] + Results successfully sent[04:00:33] Thank you for your contribution to Folding@Home.[04:00:33] + Number of Units Completed: 358

Folding@Home automáticamente buscará otro proyecto para seguir contribuyendo.

Apendice IIFolding @ Home en PS3

el 23 de marzo de 2007 hizo su aparición en PlayStation 3. Es la primera vez que se permite el uso de una videoconsola para este tipo de programas. PS3 tiene una potencia de cómputo mucho mayor a la de cualquier ordenador estándar, se ha convertido en uno de los sistemas que más aporta al proyecto. La versión de Folding@home de PS3 es diferente a la versión de PC ya que no usa sólo los recursos que no se este usando en la videoconsola ni actúa en segundo plano. En PS3 el programa descargará a nuestra consola una tarea (alrededor de 1 Mb) usando la computación de la videoconsola resolverá la tarea y devolverá el resultado obtenido.

Apendice IIFolding @ Home en PS3

Inicialmente era necesario descargar el programa en la videoconsola para poder usarlo, pero desde la versión 1.6 del sistema de la consola viene incluido directamente. Para que el programa comience a trabajar no tendremos más que iniciarlo desde el menú de la consola.

Apendice IIFolding @ Home en PS3

Sólo es necesario estar conectado a Internet a la hora de descargar las tareas y cuando se envía el resultado obtenido, pero si durante el proceso de cálculo se esta conectado se pueden ver los ordenadores y PS3 que están colaborando en ese momento con Folding@home en el mapa del mundo, indicados como un puntito de luz.

Bibliografia

Web oficial Folding@home: http://folding.stanford.edu/

Lista de servidores en funcionamiento con sus respectivos proyectos:

http://fah-web.stanford.edu/psummary.html

Listado de distintos proyectos de computación distribuida:

http://foro.noticias3d.com/vbulletin/showthread.php?t=192297

Información extra: http://es.wikipedia.org