Andrey Voronkov* and John Shultz *av@drugdiscoveryathome

1. Drugdiscovery@home – projekt ochotniczego przetwarzania rozproszonego w zakresie raka, starzenia się i komórek macierzystych. Andrey Voronkov* and John Shultz *av@drugdiscoveryathome.com

2. Jednostki obliczeniowe przesyłane są do lokalnych lub globalnie rozproszonych komputerów, a wyniki obliczeń są odsyłane do serwera. Ochotnicy Czym jest VCSC I przetwarzanie rozproszone? Projects Lokalna sieć – VCSC Pomaga nauce Angażuje zwykłych ludzi w naukę Internetowe – ochotnicze Przetwarzanie Serwer BOINC http://boinc.berkeley.edu/trac/wiki/BoincPapers

3. DRUGDISCOVERY@HOME PROJECT WORKFLOW

4. Metody projektu: • Przetwarzanie rozproszone, Przetwarzanie GPU • Virtualne obrazowanie z użyciem giętkich aminokwasów • Schemat odprężonych kompleksów dla dokowania • Dynamika molekularna z konkretnymi modelami rozpuszczalników dla oceny stabilności kompleksów białko-ligand • Mapowanie interaktywne dróg z dynamicznym modelowaniem zmian Zakres badań: • Biocele zaangażowane w drogach sygnałowych nisz komórek macierzystych • Które są powiązane lecz nie ograniczone z rakiem i chorobami neurodegradacyjnymi. Biocele pasujące do regulacji raka/starzenia się zgodnie z hipotezą na rys. A • Przykłady biocelów: Białka związane z ścieżkami sygnałowymiWnt, Shh i Notch. • Inne cele biologiczne, związane z rakiem, chorobami degeneratywnymi I biologią komórek macierzystych moga zostać rozpatrzone we współpracy z grupami biologów experymentalnych.

5. Robocza hipoteza raka/degeneracji oraz symetrycznego/niesymetrycznego podziału komórek macierzystych

6. Dokonania: • Wstępna integracja strony internetowej projektu z Drupal • Molekularne dokowanie CPU wysokiej przepustowości • Dystrybuuje Python • Dystrybuuje niektóre pakiety narzędzi MGL • Zarządzane przez BOINC Wrapper • Integracja GROMACS z wrapperem BOINC dla CPU • Symuluje 100 ps w 2.5 godziny • Zakres plików trajektorii od 10-40MB  • Rezultaty kompresowane w formacie 7zip • Integracja Autodock 4.0 z Wrapperem BOINC dla CPU • Dokowanie białko-ligand ->MD workflow setup (acpypi) • Integracja głównych platform • Windows • Mac PPC i Intel • Linux

7. Drużyna: • Andrey Voronkov, doktor, uniwersytet moskiewski, wydział chemii – szef projektu, modelowanie molekularne, projektowanie leków, setup serwera BOINC • John Shultz, Narodowa akademia nauk, Washington D.C., IT, kodowanie, setup serwera BOINC • Jorden van der Elst, główny tester oprogramowania • Współpracujemy także z wieloma ludźmi z przemysłu, którzy opracowywują cześć systemów biologicznych, i którzy nie chcą na razie ujawniać swoich danych osobowych.

8. WSPÓŁPRACA

9. Opcja 1: Współpraca z biologami eksperymentalnymi

10. Opcja 2: Virtual Campus Super Computing dla uniwersytetów i organizacji Zalety w stusunku do przetwarzania klastrowego: • Nowy zbiór mocy obliczeniowej w bardzo niskiej cenie • Podwyższona stabilnośc w porównaniu do klastrów I superkomputerów • Aplikacja nie musi być dostosowywana do potrzeb środowiska klastrowego • Pozytywny PR dla uniwersytetów Zalety w stosunku do przetwarzania ochotniczego: • Czyste VCSC, brak ochotników na zewnątrz sieci • Brak systemu kredytowego, brak oszustw, Tylko jeden rezultat per próbka (Lepsza wydajność per CPU), lepsze bezpieczeństwo, bardziej elastyczne jeśli chodzi o licencje oprogramowania • Projekt ochotniczy • Trzeba zapobiegać cheatowaniu, walidować rezultaty, więcej ograniczeń przy redystrybucji licencjonowanego oprogramowania

11. Przykłady aplikacji do projektowania leków VCSC zwiększa zasoby przetwarzania o kilka rzędów i umożliwia zastosowanie istniejącego oprogramowania w stosunku do większej liczby obiektów. Przykład 1. Wirtualne ekranowanie - dokowanie organicznych elementów do biocelów. Przykład 2. molekularna dynamika kompleksów białko-ligand z wyszczególnionym modelem cząsteczek wody Użycie GPU może zwiększyć zasoby obliczeniowe od 10 do 50 w stosunku do CPU

12. Tworzenie centrum Virtual Campus Supercomputing • I. Stawianie serwera centrum Campus virtual supercomputing • I.1 Ocena potencjalnych zasobów obliczeniowych • i wymagań dla serwera • I.2 Stawianie serwera BOINC • II. Komunikacja z właścicielami komputerów i administratorami systemu • III. Komunikacja z naukowcami obliczeniowymi • Rozpoznanie naukowców z wymagającymi-obliczeniowo • aplikacjami które dobrze pasują do przetwarzania ochotniczego. • Portowanie aplikacji do BOINC • Kompilacja aplikacji dla CPU Windows/Linux • Kompilacja aplikacji dla GPU Nvidia/ATI AMD • Ustawianie opcji BOINC (system priorytetów, limity zadań) • IV. Utrzymanie VCSC Całkowity czas na VCSC: 2-3 osobo-miesięcy

13. PLANY (2 lata): 1) Programowanie GPU dla aplikacji I klienta BOINC – znaczący wzrost mocy obliczeniowej dla ekranowania wirtualnego I dynamiki molekularnej z wyszczególnionymi modelami rozpuszczaliników. 2) Implikacje wielu metod elastyczności białka takich jak schemar odprężonego kompleksu I dynamika białek Monte Carlo. 3) Dynamiczne modelowanie sieci ścieżek sygnałowych które musi dac wynik w postaci interaktywnego mapowania I przewidywania najbardziej obiecujących biocelów dla zadanych chorób. 4) Projektowanie leków I testowanie elementów biologicznych dla obiecujących biocelów ze ścieżki sygnałowej Wnt (pierwszy rok) ~8-10 biocelów, i Shh, Notch oraz innych białek regulujących nisze komórek macierzystych w drugim roku (10-15 biocelów). Wymaganie finansowanie 150 000$/rok: -Pensja na pełny etat dla 4 osób, hosting, cześć licencji na oprogramowanie Alternatywne źródła finansowania rozpatrywane teraz: - Granty dla małych jednostek – wymaga wykonania projektu jako niekomercyjny (we współpracy z uniwersytetami) - Sprzedaż I usługi (Ochotnicze dzielenie zysków, wstępny ogólny business plan dostępny na życzenie), Wymagane biuro, najlepiej w Maryland w USA

14. Dziękujemy za uwagę!