Proyecto biosoft - Computación ciudadana mediante la plaforma ...
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Proyecto biosoftComputación ciudadana mediante la plaforma Ibercivis
Javier Aldazabal Mensa – CEIT & TECNUNIñigo Aldazabal Mensa – Centro de Física de Materiales
(CSIC-UPV/EHU)[email protected] [email protected]
San Sebastián, 8 de Marzo 2013
Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis
Conclusiones
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
J.Aldazabal, I.Aldazabal Biosoft – Ibercivis
Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis
Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
J.Aldazabal, I.Aldazabal Biosoft – Ibercivis
Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis
Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
J.Aldazabal, I.Aldazabal Biosoft – Ibercivis
Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis
Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Introducción
Definición de wikipedia
“El cáncer es una enfermedad provocada por un grupo de célulasque proliferan sin control.”
“Quimioterapia es el tratamiento de una dolencia mediante el uso desustancias químicas especialmente matando micro-organismos.”
Los agentes quimioterápicos destruyen tambien las célulasnormales.
Dos fáctores críticos:
¿dónde está el fármaco?¿cuánto hay?
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Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Introducción
Un ejemplo cercano: El caso de la aspirina.
Liberación “descontrolada” del fármaco.
Solo es efectivo entre el 0.2 y el 1% del fármaco.
pero... ¿Dónde está el resto?
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Introducción
Efectividad de un tratamiento a lo largo del tiempo.
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Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Introducción
Liberación de fármacos controlada implica:
...de forma localizada
...de forma pregresiva
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Introducción
Proceso de desarrollo de uno de estos productos:
Entre 7 y 15 años
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Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
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Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Fabricación de scaffolds
El electro-hilado (electrospinning): un proceso para fabricarfibras nanométricas a partir de soluciones polímero-fármaco.
Polímero disuelto
Formación de la fibraFuente de alto voltaje
Colector conectado a tierra
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Fabricación de scaffolds
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Modelización
Esquema de trabajo:
Preprocesado Procesado Postprocesado
QPath2
RPath1
RPath2
QPath1
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Modelización
Microestructuras discretizadas en voxels.
Método de degradación basado en algoritmos de montecarlo.
Probabilidad de degración del polímero función de su entorno.
Diferente probabilidad de degradación de polímero y fármaco.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Numero de vecinos solidos
0
0.25
0.5
0.75
1
Pro
babil
idad d
e d
isolu
cio
n
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Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Modelización
Microestructura simulada:
Parámetros estudiados:dseg, Vrelat, fvd, Dp, Ar.
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Modelización
Parámetros estudiados:
Parámetro Valores posiblesDiámetro de fibra (dseg) 50, 100, 150, 200 nmVelocidad relativa (Vrelat) 1, 2, 5, 10, 21, 46, 100Fracción de fármaco (fvd) 0.0100, 0.0178, 0.0316, 0.0562,
0.100, 0.178, 0.316, 0.562, 0.990Diámetro de fármaco (Dp) 5, 10, 15, 20, 25 nmAspecto (Ar) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6
Número total de casos: 8820 (×16 repeticiones).
Tiempo de CPU necesario: 96500 horas (∼11 años).
Tiempo real empleado: 373 noras (∼11 días).
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Conclusiones
IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Modelización
Algunos ejemplos de resultados:
Influencia de la geometría del fármaco.
0 50 100 150 200Tiempo [MCS]
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Fra
cció
n d
e fá
rmac
o l
iber
ada
Ar = 0
Ar = 1
Ar = 2
Ar = 3
Ar = 4
Ar = 5
Ar =6
0 1 2 3 4 5 6Relación de aspecto de píldora
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Fra
cció
n d
e fá
rmac
o l
iber
ada
25 MCS50 MCS75 MCS100 MCS y = 0.351 - 4.64×10
-4x
y = 0.561 - 1.00×10-2x
y = 0.873 - 1.04×10-2
x
y = 0.744 - 1.36×10-2x
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IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Modelización
Algunos ejemplos de resultados:
Influencia de la velocidad relativa de degradación.
0 5 10 15 20Tiempo [MCS]
0
0.1
0.2
0.3
Fra
cció
n d
e fá
rmac
o l
iber
ada
Vrelat
= 1V
relat= 2
Vrelat
= 5V
relat= 10
Vrelat
= 21V
relat= 46
Vrelat
= 100
1 10 100Velocidad de degradacion relativa
0
0.1
0.2
0.3
Fra
cció
n d
e fá
rmac
o l
iber
ada
1 MCS5 MCS10 MCS15 MCS
y=-0.0113+0.0317 ln(x)y=-0.0325+0.0389 ln(x)
y=0.0691+0.0437 ln(x)
y=-0.100+0.0493 ln
(x)
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Computación Ciudadana – orígenes
1999 proyecto SETI@home (Search forExtraTerrestrial Intelligence)
2002 Primera versión de BOINC (BerkeleyOpen Infrastructure for NetworkComputing)
2004 SETI@home migra a BOINC
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Ibercivis
2008Instituto de Biocomputación y Física deSistemas complejos (BiFi) de la U. deZaragozaFomento de la formación avanzada y losvalores sociales y científicos en laciudadanía36.000 usuarios (∼ 5000 activos)más de 10 proyectos: fusión, biologíamolecular, materiales, fluidos,fármacos,...
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Ibercivis – KZgunea
Red pública vasca de centros de Acceso y Formación enInternet
Octubre del 2011300 centros2400 ordenadores
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Requisitos – I
Requisitos de los cálculos
Uso de RAM máximo menor de ∼1GBCálculos independientesInput/output bajo para cada cálculo(max. ∼1MB)Independencia de licencias propietariasNecesidad de ejecutar del orden demillones de jobs.
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Requisitos – II
Requisitos de los códigos
Aplicación estable y probadaEscrito en C o FORTRANEjecución en Linux, Windows y MacOSGenerador de ficheros de entrada
Compromiso social
Interés científico-tecnológicoComunicación del proyecto a la ciudadaníaDivulgación de los resultadosAgradecimientos en artículos, tesis, etc.
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Acceso a la plataforma
Enviar el “Cuestionario nuevas aplicaciones” cumplimentado [email protected]
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Adaptación de la aplicación
Definición de la entrada/salidaDepuración y refactorización del códigoLlamadas a API de BOINCImplementación de checkpointsGenerador de ficheros de entrada
Código fuente =⇒ Ibercivis
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Adaptación de la aplicación
Definición de la entrada/salidaDepuración y refactorización del códigoLlamadas a API de BOINCImplementación de checkpointsGenerador de ficheros de entrada
Código fuente =⇒ Ibercivis
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Adaptación de la aplicación
Definición de la entrada/salidaDepuración y refactorización del códigoLlamadas a API de BOINCImplementación de checkpointsGenerador de ficheros de entrada
Código fuente =⇒ Ibercivis
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Escala de tiempos
Dos meses realizando la integración en ratos libres� �$> g i t show d7f5commit d7f5d13bdcde7dcfd02d7f61bf11815e430655c2Author : I n i go Aldazabal <inigo_aldazabal@ehu . es>Date : Sun Feb 26 00:00:11 2012 +0100
I n i t i a l commit� �� �$> g i t show v1 .0tag v1 .0Tagger : I n i go Aldazabal <inigo_aldazabal@ehu . es>Date : F r i May 4 14:20:46 2012 +0200
F ina l vers ion to send to I b e r c i v i s .� �� �$> g i t log | grep commit | wc − l65� �
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Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Interacción con Ibercivis
Interfaz de gestión de colas (UNIX)
basado en autenticación de base pública6 comandos (scripts en bash):
icivis_debugicivis_profileicivis_queue_statusicivis_send_jobicivis_erase_jobicivis_status_job
Uso típico: icivis_* biosoft [parametros]
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Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Lanzamiento del trabajo
job02.jdlproyecto=biosoftscript=biosoft.shgenerador=generador_ficheros-job02nwus=221184nombre=job02
generador_ficheros-job02...
for(contador_rand_seed=0;contador_rand_seed<RAND_SEEDS;contador_rand_seed++)for(contador_l_cap=0;contador_l_cap<L_CAPS;contador_l_cap++)for(contador_d_cap=0;contador_d_cap<D_CAPS;contador_d_cap++)for(contador_drug=0;contador_drug<DRUGS;contador_drug++)for(contador_velocidad=0;contador_velocidad<VELOCIDADS;contador_velocidad++)
...
$> icivis_send_job biosoft 4 job02.jdl \generador_ficheros-job02
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Conclusiones
Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Evolución del cálculo y resultados
$> icivis_status_job biosoft listId -- Nombre -- Nwus -- Terminadas -- Erroneas641494 -- job02 -- 221184 -- 27074 -- 388640918 -- biotest-2 -- 128 -- 0 -- 0640914 -- biotest-1 -- 64 -- 0 -- 0
$> icivis_status_job biosoft 641494Aplicación: biosoftIdentificador del job: 641494
Workunits generadas hasta el momento: 45696 (20%)Progreso total del job: 12% de 221184 workunitsNúmero de workunits terminadas con éxito: 27075Número de workunits en proceso: 18631Número de workunits en espera: 8348Número de workunits erroneas: 388
Resultados almacenados en servidores del CETA-CIEMAT y descargados por sftp.
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Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis
Conclusiones
Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización
Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados
Conclusiones
J.Aldazabal, I.Aldazabal Biosoft – Ibercivis
Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis
Conclusiones
Conclusiones
Adecuado para proyectos a medio plazoAdaptación al sistema (en nuestro caso) relativamente sencillaObtención de resultados razonablemente rápidaRepercusión social del proyecto positiva
¡Gracias por su atención!
J.Aldazabal, I.Aldazabal Biosoft – Ibercivis
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Conclusiones
Adecuado para proyectos a medio plazoAdaptación al sistema (en nuestro caso) relativamente sencillaObtención de resultados razonablemente rápidaRepercusión social del proyecto positiva
¡Gracias por su atención!
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