Volunteer Computing ( добровольные вычисления )

Автор: Исследовательская группа OpenZika
3 октября 2017 г.

Кратко
Исследователи OpenZika продолжают скринить миллионы химических соединений, поскольку они ищут возможные лекарства от вируса Зика. В этой новости они сообщают о втором этапе проекта, используя недавно подготовленную массивную библиотеку из 30,2 млн. соединений, которые проходят скрининг против вирусных белков Зика. Они также продолжают распространять информацию о проекте.

История проекта

Вирус Зика «развился» от глобальной чрезвычайной ситуации в области здравоохранения до долгосрочной угрозы. Ученые во всем мире продолжают изучать вирус и искать способы остановить его распространение, включая потенциальные вакцины и средства борьбы с популяцией комаров, а также ищут лекарство. На дату этой новости, вакцины для вируса Зика до сих пор нет и никакого лечения нет.

Мы по-прежнему убеждены в том, что поиск эффективных методов лечения имеет решающее значение для противодействия вирусу. В дополнение к проекту OpenZika несколько других лабораторий делают экраны на основе клеток с лекарствами, уже одобренными Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). Тем не менее, ни одно из соединений, которые были идентифицированы до настоящего времени, достаточно сильно для вируса Зики и одновременно безопасно для беременных женщин.

Постоянный прогресс в выборе соединений для лабораторных испытаний

Мы продолжаем этап анализа проекта, фокусируясь на результатах против новых целевых структур, решаемых для геликазы NS3, NS5-полимеразы, NS2B-NS3-протеазы и NS1-гликопротеина.

Чтобы выбрать кандидатов на геликазу NS3, мы использовали различные подходы для фильтрации и анализа результатов виртуального скрининга. Первый - целевой, основанный на расчетах молекулярной стыковки. Поскольку в PDB (база данных с белками, в которой хранятся и свободно распространяются структуры атомного разрешения биологических макромолекул), имеются две кристаллические структуры геликазы (с и без РНК-связи), мы собрали около 7600 соединений в композитной библиотеке, состоящей из одобренных Американским Управлением по контролю за продуктами и лекарствами лекарств, одобренных в Европейском Союзе препаратов и клинической коллекции Американских Национальных Институтов Здоровья против обеих этих структур геликазы NS3. Затем результаты стыковки были отфильтрованы оценкой свободной энергией связывания (оценка стыковки) и минимальным количеством водородных связей, которые, как прогнозировалось, сформировались с помощью цели геликазы, с последующим визуальным осмотром предсказанных режимов связывания.

Впоследствии, во втором рабочем процессе кандидаты прошли через разработанные и проверенные модели QSAR (количественные отношения структуры и активности), которые основаны на фенотипических данных (результатах анализа на основе клеток) вируса Zika, доступных в базе данных Bioassay PubChem (AID1224857).

После визуального осмотра структур соединений для выявления препятствий, связанных с лекарственной химией, мы отобрали 9 кандидатов и заказали их. В настоящее время они анализируются нашим сотрудником в Калифорнийском университете в Сан-Диего в лаборатории доктора Джейр Л. Сикейра-Нето.

Рабочий процесс 1: 232 соединения прошли набор различных энергетических и основанных на взаимодействии стыковочных фильтров, а их предсказанные режимы связывания визуально проверены доктором Александром Л. Перриманом для выбора соединений-кандидатов, которые обсуждались в нашей предыдущей новости проекта. Эти кандидаты в настоящее время анализируются лабораторией профессора Шан-Лу Лю в Университете штата Огайо.

Рабочий процесс 2: эти 232 соединения затем оценивали с помощью консенсусной модели QSAR (прошедшей обучение с использованием данных анализа Zika на основе клеток) и 74 соединения прошли этот дополнительный фильтр. Пристыковынные способы связывания этих 74 соединений подробно осматривались доктором Мелиной Моттин и доктором Каролиной Хортой Андраде.

Из соединений, прошедших осмотр их пристыкованных режимов, 9 прошли последующий осмотр на основе медикаментозной химии (д-р Шон Экинс и профессор Джоэл Фрейндлих), были заказаны и в настоящее время анализируются доктором Сикейра-Нето.

Статус расчетов

В общей сложности мы представили 3,5 миллиарда рабочих стыковок, в которых задействовано 427 различных целевых участков. На наших начальных экранах использовалась более старая библиотека из 6 миллионов имеющихся в продаже соединений и наши текущие эксперименты используют новую библиотеку из 30,2 миллионов соединений. Мы уже получили около 2,6 млрд. этих результатов на нашем сервере (есть время запаздывания между тем, когда расчеты выполняются на ваших добровольческих машинах, и когда мы получаем результаты, так как все результаты на «пакет» приблизительно от 10 000 до 50 000 необходимо перезапустить различные задания для стыковки в World Community Grid, реорганизовать, а затем сжать их перед отправкой на наш сервер).

На сегодняшний день > 80 000 добровольцев, которые пожертвовали свою свободную вычислительную мощность OpenZika, дали нам > 34 000 процессорных лет на док-станцию, ​​в течение года в среднем по 73 процессорных года в день! Большое вам спасибо за вашу помощь!

За исключением нескольких отставших, мы получили все результаты для наших экспериментов, которые включают стыковку 6 миллионов соединений по сравнению с NS1, NS3-геликазой (как участком связывания РНК, так и с участком АТФ) и NS5 (как РНК-полимераза, так и домены метилтрансферазы ). В настоящее время мы получаем результаты наших самых последних экспериментов, которые показывают 30,2 миллиона соединений против NS2B / NS3-протеазы.

Новый этап проекта и обмен благосостоянием

Как описано выше, вместо стыковки 6 миллионов соединений, мы теперь просматриваем новую библиотеку из 30,2 миллионов соединений против всех целей ZIKV. Эта новая массивная библиотека была первоначально получена в другом формате с сервера ZINC15. Он представляет собой почти всё «коммерчески доступное химическое пространство» (то есть почти все «маломолекулярные» похожие на лекарства и похожие на хиты соединения, которые можно приобрести у авторитетных поставщиков химических веществ).

Сервер ZINC15 предоставил эти файлы в виде файлов с несколькими молекулами mol2 (то есть в каждом форматированном файле «mol2» содержалось до 100 000 различных соединений). Эти файлы пришлось переформатировать (мы использовали программу Raccoon от доктора Стефано Форли который является частью команды FightAIDS@Home), разделив их на отдельные файлы mol2 (1 соединение на файл), а затем преобразуя их в формат "pdbqt".

Затем мы провели быстрый контроль качества, чтобы убедиться, что программное обеспечение, используемое для проекта AutoDock Vina, может правильно использовать каждый файл pdbqt (тип входного файла для стыковки, разработанный лабораторией профессора Арт Олсона) в качестве входных данных. Многие соединения должны были быть отклонены, потому что у них были типы атомов, которые вызывают ошибку (например, атомы кремния или бора), и мы, очевидно, не хотим тратить время компьютера, которое вы жертвуете, отправляя расчеты, которые будут ломаться.

Разбивая, переформатируя и тестируя сотни тысяч соединений в день, день за днем, примерно через 6 месяцев эта массивная новая библиотека соединений была подготовлена ​​и готова к использованию в наших расчетах OpenZika. Без огромных ресурсов, которые предоставили добровольцы Всемирной сети сообщества для этого проекта, мы даже не мечтали бы попытаться состыковать более 30 миллионов соединений против многих разных целей от вируса Зика. Спасибо всем очень !!!

Вскоре после того, как мы начали использовать эту новую массивную библиотеку для наших виртуальных экранов в OpenZika, Viktors Berstis в IBM/World Community Grid связал нас с доктором Акирой Накагаварой, главным исследователем проекта Smash Childhood Cancer. Чтобы помочь расширить рамки их экспериментов, которые ищут новые лекарства от рака, мы предоставили им копию нашей новой библиотеки из 30,2 миллионов соединений.

Для получения дополнительной информации об этих экспериментах посетите наш веб-сайт.

Публикации и сотрудничество

Результаты проекта OpenZika были представлены 7-14 июля на Международной конференции, 46-й Всемирном конгрессе по химии в Сан-Паулу, Бразилия, в котором приняли участие почти 3000 человек.



Д-р Мелина Моттин представила лекцию под названием «OpenZika: вступление в открытия новых антивирусных кандидатов против вируса Зики и понимание динамического поведения хеликазы NS3»
(Фотографии, сделаны Каролиной Орта Андраде.)

Слайды из ее презентации доступны на SlideShare.

Мы будем представлять плакат на Cell Symposia: Emerging and Re-Emerging Viruses, 1-3 октября 2017 года, в Арлингтоне, штат Вирджиния, США.

Название:	OpenZika: вступление в открытия новых антивирусных кандидатов против вируса Зика
Авторы:	A.L. Perryman, M. Mottin, R.C. Braga, R.A. Da Silva, S. Ekins, C.H. Andrade
Представляющий автор:	S. Ekins

Наша публикация на PLoS «Забытые тропические болезни», «OpenZika: проект глобальной сети сообщества IBM для ускорения обнаружения вирусов Zika», опубликована 20 октября 2016 года, и ее уже просмотрели более 4700 раз. Любой человек может получить доступ и прочитать эту статью бесплатно. Другая исследовательская работа Иллюстрирование и гомология, моделирующая белки вируса Зика» была официально принята F1000Research и просмотрена > 4,200 раз.

Мы также недавно опубликовали еще один исследовательский документ под названием «Моделирование молекулярной динамики вируса Zika Virus NS3 helicase: анализ активности сайта связывания РНК» в специальном выпуске про флавивирусы для журнала Biochemical and Biophysical Research Communications. Это исследование системы хеликазы NS3 помогло нам узнать больше об этой многообещающей цели для блокирования репликации Zika. Результаты помогут определить, как мы анализируем виртуальные экраны, которые мы проводили против хеликазы NS3 и моделирование молекулярной динамики привело к появлению новых конформаций этой системы, которые мы будем использовать в качестве целей на новых виртуальных экранах, выполняемых нами как часть OpenZika.

Эти статьи помогают привлечь дополнительное внимание к проекту и способствовать формированию нового сотрудничества. Например, группа из Физического института в Сан-Карлосе, Университет Сан-Паулу, Бразилия, координирующаяся профессором Глаусиусом Оливой, связалась с нами из-за нашей работы PLoS Neguted Tropical Diseases, чтобы обсудить новое сотрудничество для тестирования выбранных соединений-кандидатов непосредственно на ферментативных анализах с белками вируса Зики. Он является научным руководителем гранта, финансируемого CNPq и FAPESP (бразильскими финансирующими агентствами), стремящихся клонировать, выражать, очищать, решать структуру всех вирусных белков Zika и разрабатывать ферментативные анализы для тестирования и выявления потенциальных ингибиторов. На данный момент они уже решили кристаллическую структуру с высоким разрешением (1,9 Å, Angstrom - десятую часть нанометра) РНК-полимеразы ZIKV NS5 (5U04), которая была выпущена в PDB (Bank Data Protein) и они работают над определением новых структур геликазы NS3. Мы только начали это новое сотрудничество и девять выбранных кандидатов, описанных ранее в этой новости, в настоящее время анализируются профессором Глаусиусом Оливой и его командой, чтобы проверить, могут ли они связываться с геликазой NS3, используя метод дифференциальной сканирующей флуоресценции (DSF) и/или если они могут ингибировать АТФазную активность этого белка.

Дополнительные новости

Д-р Шон Экинс нанял ученого-докторанта и ученого-мастера, который будет участвовать в проекте OpenZika. Мы также начали собирать литературные ингибиторы из работ Зики.

Кроме того, д-р. Шон Экинс и Каролина Андраде купили некоторые из соединений-кандидатов, которые мы идентифицировали на виртуальных экранах от OpenZika, чтобы их можно было проанализировать в следующем раунде тестов.

Сбор средств

Д-р Шон Экинс и д-р Каролина Орта Андраде встретились в Северной Каролине, чтобы обсудить исследование Зики.

Спасибо всем, кто посетил наш магазин на Zazzle, чтобы проверить товары OpenZika, такие как футболки, рубашки поло, кружки, пуговицы, коврики для мыши, сумки для мелочи, шляпы, галстуки, подушки, брелки для ключей и телефонные чехлы, с логотипом OpenZika! Вся прибыль, которую мы получаем от продажи этого товара, будет направлена ​​на покупку соединений для лабораторных испытаний.

Команда OpenZika работает на гранты от национальных институтов здравоохранения (NIH), CNPq и FAPESP (бразильских финансирующих агентств) и других организаций, чтобы попытаться собрать средства для покупки и тестирования соединений. В мае 2017 года Университет Рутгерса дал доктору Перриману статус «Главного исследователя» для целей гранта NIH. Как следствие, в июне он представил свою первую заявку на грант, в которой основное внимание уделяется результатам OpenZika против протеазы NS2B-NS3. В августе д-р Перриман и д-р Экинс вместе подали грант NIH, который также фокусируется на результатах стыковки 30 миллионов соединений против NS2B-NS3-протеазы.

Информационное продвижение

Мы прилагаем все усилия для продвижения проекта, и мы продолжаем искать дополнительные возможности. Ниже приведен список наших последних информационно-пропагандистских мероприятий.

Д-р Каролина Хорта Андраде получила одну приглашенную лекцию в Государственный университет Сан-Паулу (UNESP) в Сан-Хосе-ду-Рио-Прето-СП, студентам биологии, химии и фармации по теме «Вычислительные подходы к разработке и открытию новых лекарственных кандидатов для вируса Зика "(20 апреля 2017 г.)

Д-р Каролина Орта Андраде участвовала в "Бразильской пинте науки" (15-17 мая 2017 г.) и представила лекцию, посвященную открытию лекарств от туберкулеза до Зика в пивном баре с молодыми людьми.

Д-р Каролина Хорта Андраде получила приглашенную лекцию на Национальной конференции здравоохранения - CONMSAÚDE в отношении дизайна лекарств и открытия для забытых тропических болезней (26 мая 2017 года).

Д-р Мелина Моттин, один из членов команды OpenZika, выступила с приглашенной устной презентацией под названием «OpenZika: вступление в открытия новых антивирусных кандидатов против вируса Зики и понимание динамичного поведения хеликазы NS3» на 46-м Всемирном конгрессе химии в Сан-Паулу, Бразилия, 7-14 июля.

Д-р Каролина Орта Андраде дала приглашенную лекцию на бразильском семинаре молодых ученых по химическим наукам в Университете Сан-Паулу, Бразилия, в отношении «Экспериментальных и вычислительных подходов, интегрированных для открытия новых лекарственных кандидатов», для широкой общественности, а также для фармцевтов и студентов-химиков(12 июня 2017 г.).

Новости проекта OpenZika было выпущены на некоторых новостных каналах и сайтах Бразилии:

https://www.ufg.br/n/96147-ufg-descobre-novos-possiveis-compostos-contra-o-virus-zika
http://diaonline.com.br/video-on-demand/projeto-open-zika-da-ufg-para-a-vacina-contra-o-virus-zika/
http://g1.globo.com/goias/noticia/ufg-descobre-novos-compostos-que-podem-ajudar-a-tratar-pessoas-com-zika.ghtml

Мы очень благодарны всем добровольцам, которые пожертвовали свое неиспользованное вычислительное время на этот проект! Большое спасибо!!

новость на англ.

Меня несколько раз просили сообщить о статусе обновления ситуации в Аресибо после урагана Марии.

К сожалению, на данный момент мы не получили никаких новостей. Последняя информация у нас есть за пару часов до того, как глаз прошел через Аресибо. В этом отчете говорилось, что все сотрудники были посчитаны и находятся в защищенных зданиях.

С тех пор у нас не было никаких новостей. Это понятно. При отключении питания на всем острове электроника не может быть доступна в течение некоторого времени. Сегодня до сих пор ожидаются сильные дожди, поэтому я уверен, что первоочередная задача по-прежнему удерживать всех в безопасности. Оценка любого ущерба потребует времени.

Будем надеяться, что все в безопасности, что их дома не повреждены, и что любой ущерб можно быстро отремонтировать.

на англ.

Автор: Исследовательская группа проекта Microbiome Immunity
23 августа 2017 г.

Кратко
Что делать, если вы могли бы помочь исследователям узнать больше о том, как бактерии в нашем организме играют важную роль в таких заболеваниях, как диабет типа 1? Мы с гордостью объявляем о нашем последнем проекте, который станет первым в своем роде масштабным всесторонним изучением микробиома человека.



Что такое микробиом и почему это важно?

Человеческий микробиом представляет собой совокупность всех бактерий, которые живут внутри наших тел и всех генов, которые у них есть. Ученые обнаружили, что у каждого из нас есть 30 триллионов бактерий в нашем собственном микробиоме и большинство из них живут в нашей кишке.

Бактерии в микробиоме обычно полезны для людей. Они могут даже быть важными для нашего здоровья. Однако некоторые из них связаны с такими заболеваниями, как диабет типа 1, болезнь Крона и язвенный колит. Эти болезни становятся все более распространенными во всем мире.

Какова роль микробиома в различных заболеваниях?

Короткий ответ: ученые не знают точно как микробиом влияет на начало и развитие болезни, но они знают, что он играет важную роль. Вот почему наша группа, состоящая из исследователей из Большого Института Массачусетского технологического института и Гарварда, Массачусетской общей больницы, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Института Флатирона Фонда Симонса, сотрудничает с World Community Grid в проекте иммунитета микробиома. Целью проекта является изучение всех белков (строительных блоков организмов) человеческого микробиома, чтобы мы и другие исследователи имели прочную основу для борьбы с этими заболеваниями.

Чтобы выявить роль микробиома в развитии заболеваний, нам необходимо сначала изучить белки, продуцируемые бактериями в микробиоме. Изучение этих белков важно, потому что белки выполняют функции клеток - они могут взаимодействовать друг с другом с образованием более крупных структур, они могут выполнять химические реакции, связываться с другими макромолекулами в клетке, переносить меньшие молекулы или выполнять множество других ролей внутри клеток.

До сих пор в этом масштабе не проводилось исследование микробиома человека. Исследователи изучали отдельные бактерии и специфические белки в микробиоме, но никогда не все белки, которые сделаны всеми различными бактериями. Когда у вас есть триллионы бактерий для изучения только в кишечнике, это становится монументальной задачей.

У нас, как и большинства исследовательских организаций, нет нигде рядом вычислительной мощности, необходимой для решения такой задачи.

Вы можете помочь!

Мы привлекаем помощь таких добровольцев, как вы, со всего мира, чтобы поддержать проект иммунитета микробиома. Вместе, волонтеры World Community Grid предоставляют исследователям, как и нам, огромную вычислительную мощность, необходимую нам для проведения исследований, которые в противном случае были бы невозможны.

«Без World Community Grid мы бы даже не рассматривали этот проект».


Роб Найт, доктор философии
Профессор кафедры педиатрии
и информатика и инженерия
Директор Центра инноваций в области микробиома
Со-главный исследователь, проекта иммунитета микробиома

Вот как это работает: как добровольцы World Community Grid, вы загружаете защищенную программу на свой компьютер. И когда ваш компьютер имеет неиспользованную вычислительную мощность, он будет запускать эксперимент для нас в фоновом режиме. Когда мы получим результаты этих симуляций, мы проанализируем данные, чтобы найти наиболее вероятную структуру для каждого из белков в микробиоме. Это поможет нам понять роль этих белков и, следовательно, позволит нам разблокировать новые стратегии лечения заболеваний, пораженных микробиомом.

Когда тысячи добровольцев обработают миллионы симуляций, мы можем получить эту важную работу за несколько лет, а не десятилетия. И в соответствии с открытой политикой данных World Community Grid мы стремимся сделать данные доступными для других ученых, что поможет ускорить продвижение научных знаний в этой важной области исследований.

Чем больше добровольцев у нас есть для этого проекта, тем быстрее мы сможем это сделать! Спасибо, что присоединились к нам!

новость на англ.

Автор: Д-р Карлос Маскус Лопес
Ответственный исполнитель, молекулярная биология и вычислительная группа, Университет Антиокии PECET
1 августа 2017 г.

кратко
Команда Drug Search for Leishmaniasis начала лабораторные испытания потенциальных методов лечения этой тяжелой, но заброшенной тропической болезни. В этой краткой новости доктор Карлос Маскус обсуждает результаты местнодействующего (на коже) тестирования четырех соединений.
Песчанки, такие как P. papatasi, показанные выше, несут ответственность за распространение лейшманиоза.

предыстория

Лейшманиоз - одна из самых заброшенных тропических болезней в мире, заражающая более двух миллионов человек в 98 странах. Одна из форм заболевания, вызванная Leishmania infantum в Америке, в основном поражает детей, которые могут умереть, если адекватное лечение не предоставляется незамедлительно. Классические методы лечения всех форм лейшманиоза могут вызывать серьезные побочные эффекты, включая смерть. Кроме того, устойчивые к лекарственным средствам паразиты вызывают серьезные проблемы во многих эндемичных странах. По этим причинам существует настоятельная необходимость в новых, безопасных и недорогих лекарственных соединениях.

Определение потенциальных соединений

После анализа многих соединений с наилучшей оценкой стыковки на основе данных проекта World Community Grid и нашего дальнейшего тестирования 10 соединений были окончательно выбраны для тестирования in vitro. Оценка in vitro включала анализ цитотоксичности против клеточных линий человека. (В рамках процесса открытия лекарств мы проводим тестирование, чтобы гарантировать, что многообещающие соединения не влияют на клетки человека, что уменьшает вероятность побочных эффектов.) Кроме того, мы оцениваем эффективность каждого соединения против Leishmania, паразитов, вызывающих лейшманиоз. Лучшие соединения - это те, которые убивают паразитов при низкой дозе и не влияют на клетки человека даже в более высоких дозах.

Лабораторное тестирование потенциальных соединений

После тестирования in vitro было выбрано четыре соединения для оценки in vivo у хомяков. Хомяки и люди имеют похожие реакции на лейшманиоз, поэтому мы можем использовать хомяков для оценки потенциальных соединений.

Каждое соединение готовили в виде местного препарата и ежедневно применяли в течение 10 дней на повреждениях хомяка. Хомяков наблюдали в течение двух месяцев. Использовали группы из пяти хомяков на соединение, а краткое описание соединения, дозы и результата представлено в таблице ниже. Различные дозы, используемые для каждого соединения, были выбраны на основе предыдущих анализов in vitro.

Соединение	Доза мг/день	Результаты (%)
1107818	0,14 / 10	Улучшения поражения между 11,1 - 15,7%
20287460	1,3 / 10	Излечение 2 из 5 хомяков и улучшения между 18,9-44,2%
20312719	2,8 / 10	Улучшение в 35,7%
20325767	0,6 / 10	Улучшение между 18,9-66%

Улучшение: Процент уменьшения размера поражения.
Лечение: полная повторная эпителизация поражения.

Для четырех соединений наблюдались различные степени улучшения. Соединение Amb 20287460 вызывало почти полное излечение повреждений у двух из пяти хомяков. Соединение 20312719 уменьшало размер поражений в различной степени. Остальные два соединения только индуцировали небольшое уменьшение размера поражения.

Следующие шаги

Мы все еще имеем небольшое количество одного из соединений, которые дали лучший результат в анализе in vitro, но, к сожалению, компания, которая его предоставила, не синтезировала его в достаточном количестве. Мы планируем связаться с другой компанией, чтобы заказать больше этого соединения.

Кроме того, мы планируем повторно протестировать соединение, вызвавшее полное излечение у двух из пяти хомяков. В будущих тестах мы, вероятно, изменим метод введения на инъекцию или оральный и внимательно проследим за результатами.

Спасибо всем, кто поддержал этот проект. Мы будем информировать вас о нашем прогрессе.

на англ.

На сервере arXiv preprint доступны три статьи, посвященные новой науке Einstein @ Home. Первый низкочастотный поиск непрерывных гравитационных волн Einstein@Home в расширенных данных LIGO описывает наши первые результаты поиска в данных из первого наблюдательного пробега «O1» приборов Advanced LIGO. Мы не обнаружили никаких сигналов, но наши верхние пределы являются наиболее убедительными, достигнутыми на сегодняшний день.

Наша итоговая статья сопровождается двумя статьями, описывающими инновационные методы, используемые в поиске. Адаптивная процедура кластеризации для непрерывных поисков гравитационных волн и новое вето для непрерывных поисков гравитационных волн также доступны на arXiv.

Все три документа были представлены в Physical Review D для экспертной оценки и публикации. Мы будем держать вас в курсе прогресса.

От имени М. Алессандра Папы для команды Einstein@Home

на англ.

10 июля 2017 г.

Кратко
IBM предлагает ученым подавать заявки на гранты суперкомпьютерной мощности World Community Grid, метеорологические данные Weather Company и хранилище IBM Cloud для поддержки своих исследовательских проектов в области окружающей среды и изменения климата.

World Community Grid поддерживает исследования, которые решают самые насущные проблемы нашей планеты, включая экологические проблемы. Вот почему мы рады объявить о новом партнерстве с компанией Weather (бизнес IBM) и IBM Cloud для предоставления бесплатных технологий и данных для проектов в области окружающей среды и изменения климата.



Специалисты по охране окружающей среды уже давно предупреждают общественность о последствиях изменения климата и многие исследователи связывают такие события, как рекордные температуры этого лета в Западной Европе и наихудшая засуха с 1940-х годов в некоторых частях Африки с изменением климата, вызванного деятельностью человечества. Будущие последствия изменения климата могут включать повышение уровня моря, потенциальную потерю урожая и суровые экономические последствия во всем мире. И поскольку финансирование научных исследований сокращается во многих странах, разрыв между тем, что ученые должны обнаружить - как смягчить или адаптироваться к изменению климата, - и их ресурсами для такого открытия все ширится.

Благодаря вкладу добровольцев во всем мире World Community Grid готова заполнить этот пробел. С 2004 года наши партнеры по исследованиям завершили эквивалент тысячелетней работы всего за несколько лет, в том числе с учетом достижений в области наук об окружающей среде.

Например, ученые из Гарвардского университета использовали World Community Grid для запуска проекта «Чистая энергия», крупнейшего в мире эксперимента по квантовой химии с целью выявления новых материалов для солнечной энергии. Всего за несколько лет они проанализировали миллионы химических соединений, чтобы предсказать их эффективность при преобразовании солнечного света в электричество. Их открытие тысяч перспективных соединений может способствовать развитию дешевых, гибких материалов солнечных элементов, которые, как мы надеемся, будут использоваться во всем мире для сокращения выбросов углерода и содействия борьбе с изменением климата.

Другие проекты экологических исследований, проводимые с помощью World Community Grid, включали новую технологию фильтрации воды, сохранения водораздела и устойчивости урожая.

Вот почему мы рады сообщить, что IBM приглашает ученых во всем мире подавать заявки на гранты суперкомпьютерной мощности от World Community Grid, метеорологические данные от компании Weather и хранилища IBM Cloud для поддержки их проектов в области изменения климата или экологических исследований. Будет поддерживаться до пяти наиболее перспективных экологических и климатических исследований. Эта поддержка, технология и данные могут поддерживать многие потенциальные области исследований, такие как воздействие на ресурсы пресной воды, прогнозирование миграционных процессов и разработку моделей для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур.

Предложения по проектам будут оцениваться по научным достоинствам, потенциальным вкладом в понимание мировым сообществом конкретных проблем климата и окружающей среды и разработку эффективных стратегий их смягчения и способность исследовательской группы управлять устойчивым исследовательским проектом. И, как и все другие проекты World Community Grid, исследователи, которые получают эти ресурсы, должны согласиться соблюдать нашу политику открытых данных, всенародно публикуя данные, получаемые из их сотрудничества с нами.

Ученые со всего мира могут подать заявку с крайним сроком первого раунда 15 сентября.

Еще есть время для смягчения или адаптации к последствиям изменения климата, и научные исследования будут по-прежнему играть решающую роль в том, как наша планета обойдется с этим кризисом. Мы надеемся, что вы присоединитесь к нам, предоставив своим компьютерам возможность работать круглосуточно для науки.

новость на англ.

автор: Исследовательская группа FightAIDS@Home
15 июня 2017 г.

Кратко
Исследователи FightAIDS@Home возобновили первый этап проекта в конце 2016 года и всего за несколько месяцев они завершили примерно 46 процентов своей проектной работы в World Community Grid. Читайте об их прогрессе в поиске соединений, которые могут остановить распространение ВИЧ.

Базовая проблематика

FightAIDS@Home ищет возможные соединения для нацеливания на белковую оболочку ВИЧ (так называемый капсид), которая защищает вирус. В настоящее время нет одобренных препаратов, которые нацелены на эту белковую оболочку.

Практические методы стыковки, используемые в фазе 1, являются приближением потенциальной эффективности перспективных соединений. Фаза 2 FightAIDS@Home использует другой метод моделирования для двойной проверки и дальнейшего уточнения результатов виртуального скрининга, которые генерируются в Фазе 1.

Исследовательская группа изучает библиотеку около 1,6 миллиона коммерчески доступных соединений, чтобы найти перспективные перспективы лечения. По оценкам команды, им необходимо будет выполнить примерно 621 миллион стыковочных вычислений в World Community Grid для тщательного тестирования каждого потенциального соединения. С помощью многих добровольцев, которые поддерживают этот проект, они уже завершили 46 процентов своей цели.

Вы можете не отставать от результатов исследовательской группы на их веб-сайте, который включает частые обновления своих экспериментов и прогресса.

Пожалуйста, прочтите ниже подробный обзор технических аспектов их недавней работы.

Поиск новых лекарств insilico (в кремнии (лат.) ), нацеленных на зрелый капсидный белок ВИЧ-1

Важность капсидного белка

Капсидный белок (СА) играет решающую роль в цикле репликации ВИЧ. После слияния клеток вируса и хозяина клетка капсида высвобождается в цитоплазму. Это ядро, которое представляет собой скопление ~ 1200 капсидных белков, содержит и защищает вирусную РНК и белки от деградации. Обратная транскрипция происходит в ядре в процессе, который плотно связан с разборкой сердечника капсида. Это приводит к ввозу вирусного генома кДНК в ядро ​​клетки-хозяина, где оно интегрируется в ДНК-хозяина для завершения заражения.

На сегодняшний день ни один препарат, нацеленный на CA, не одобрен для клинического применения. С целью выявления новых активных молекул, которые дестабилизируют ядро ​​капсида, мы создали кампанию виртуального скрининга с высокой пропускной способностью (VS) в сотрудничестве с World Community Grid в рамках проекта FightAIDS@Home (FA@H).

(Нажмите на картинку ниже для увеличенной версии.)

Рисунок 1: PDB 4xfx, гексамерная структура нативного зрелого капсидного белка ВИЧ-1.

Намеченные структуры

Основной целью расчетов стыковки была недавно решена структура гексамерной сборки СА. На поверхности гексамера были выбраны четыре области интереса, чтобы выполнять фокусированные стыковки, главным образом на интерфейсах димеров CA-CA. Структурная изменчивость, окружающая эти области, была проанализирована путем сравнения этой рентгеновской структуры с PDB (4xfx, см. Рис. 1) и двух полных моделей капсидных ядер, собранных лабораторией Schulten (3j3q и 3j3y, см. Рис. 2). Исходя из этого, 36 различных конформаций были выбраны в качестве целей для VS, включая рентгеновскую структуру и структуры из моделей. Каждая цель была установлена ​​как полная жесткая, а также с определенной комбинацией остаточных цепей, определенных как гибкие.

(Нажмите на картинку ниже для увеличенной версии.)

Рисунок 2: 2 модели сборки капсидного сердечника.

Для скрининга использовалась расширенная библиотека из 1,6 млн. коммерчески доступных соединений. Для оценки согласованности результатов выполнялись репликационные вычисления для каждого эксперимента по стыковке. Всего на World Community Grid будет проведено ~ 621 млн. стыковочных вычислений. В настоящее время завершено ~ 46% вычислений с конечной датой, оцененной в конце 2017 года, если вычисление не увеличиваются в скорости. Тем не менее, через месяц мы сможем предложить нашим сотрудникам Центрального Улья выбор соединений (сфокусированных на одной из четырех областей) для экспериментальных тестов на связывание и инфекционность.

Дополнительная информация

Выделенные веб-страницы (см. Http://fightaidsathome.scripps.edu/Capsid/index.html) были разработаны для информирования общественности и добровольцев World Community Grid по мере продвижения проекта. Страницы содержат обзор проекта, подробные сведения о целевых задачах и процессе выбора, описание составной библиотеки, ежечасный обновленный статус вычислений и раздел «люди», в котором добровольцы могут отображаться на странице, чтобы быть полностью частью проекта.

Был разработан автоматический конвейер, позволяющий постоянно обрабатывать результаты стыковки, полученные от World Community Grid. Эти пост-вычисления включают кластер высокопроизводительных вычислений (HPC) из Научно-исследовательского института Scripps и в основном связаны с идентификацией взаимодействий между кандидатами на лекарства и белком СА. Конвейер заканчивается заполнением базы данных MySQL, которая будет опубликована, как только она будет стабильной. Подробно, по оценкам, 3,3 ТБ сжатых данных поступает из World Community Grid и 1 ТБ, которые будут созданы после постобработки.

Наша команда из Научно-исследовательского института Scripps в Сан-Диего, в которую входят д-р Пьеррик Крейвер, доктор Стефано Форли и профессор Артур Олсон, действительно высоко оценивает ту важную поддержку, которую этот проект получает от волонтеров World Community Grid по всему миру.

новость на англ.

Фрэнк Дрейк, (слева) президент SETI (Search for Infrestrial Intelligence), просматривает данные с радиотелескопов, использующихся для сканирования Вселенной на предмет разумной жизни.

Как астрономы делегировали ранних пользователей интернета помочь найти инопланетные цивилизации.

Год был 1999 и люди собирались онлайн. AOL, Compuserve, mp3.com и AltaVista загружались бит за битом после трескотни модема на экранах по всему миру. Наблюдая за тем как интернет расширяет свою аудиторию, небольшая группа ученых подумала о более масштабном цифровом прыжке, таком, который охватывал бы всю галактику. Итак, до наступления нового тысячелетия исследователи из Калифорнийского университета выпустили программу гражданско-научного познания под названием SETI@Home.

Идея была такой: когда временно отошедшие от интернета оставляют свои компьютеры достаточно долго, чтобы появилась заставка, эта заставка не была бы подпрыгиванием WordArt, трехмерных неонметаллических труб, устанавливающих себя дюйм за дюймом или самоудовлетворенным летающим логотипом Windows. Нет. Их экраны будут сохранены отображениями анализа данных, показывающими, какие и сколько данных из других мест их процессоры накранчили во время простоя. Данные будут получены из наблюдений отдаленных звезд, проводимых астрономами, ищущими доказательства внеземного разума. Каждый участвующий компьютер будет копаться в данных SETI для подозрительных сигналов, возможно содержащих «Hello, World» или два от инопланетян. Любой человек с 28 kbps может быть человеком, открывшим другую цивилизацию.

Когда исследователи запустили SETI@Home, в мае 1999 года, они подумали, что, возможно, 1000 человек могут зарегистрироваться. Это число - и более мрачный взгляд со стороны, который сказал, что, возможно, никто не присоединится к команде, - привело к плохому решению: создать единственный стационарный компьютер для обработки данных и анализа.

Но проблема была в том, что людям очень понравилась идея позволить своим компьютерам находить пришельцев, пока они ничего не делали, кроме как не прикасались к мыши. И для запуска SETI@Home зарегистрировался миллион человек. Конечно, одинокий компьютер для работы с данными пошатнулся. SETI@Home упал как только он начал ходить. К счастью, ныне несуществующие Sun Microsystems пожертвовали компьютеры, чтобы помочь программе встать на ноги. За прошедшие годы более 4 миллионов человек опробовали SETI@Home. Вместе они составляют коллективную вычислительную мощность, которая превышает главный суперкомпьютер 2008-го года.

Но они еще не нашли никаких инопланетян.

* * *

SETI - это наука среднего возраста, 57 лет. Она началась в 1960 году, когда астроном по имени Фрэнк Дрейк использовал 85-футовый радиотелескоп в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, чтобы отсканировать две подобные солнцу звезды для признаков разумной жизни - излучения радиосигнала, которые системы не могли произвести самостоятельно, как тонкочастотные передачи наших радиостанций, или вспышки, повторяющиеся целенаправленно. С тех пор ученые и инженеры использовали радио и оптические телескопы, охватывающие гораздо большее количество неба - для этих "узкополосных" передач, для быстрых пингов, для длинных беспилотных самолетов, для моделей, отличающих себя от хаотического фона статическими и естественными сигналами от звезд и сверхновых.

Но самое трудное в SETI - это то, что ученые не знают где может жить ЕТ или как цивилизация ET могла бы общаться. И поэтому им приходится искать радугу возможных посланий из других солнечных систем, которые движутся и вращаются во Вселенной каждая по-своему. Есть только один способ сделать это, говорит Дэн Вертимер, главный ученый SETI из Беркли и один из основателей SETI@Home: «Нам нужно много вычислительной мощности».

В 1970-х годах, когда коллеги Беркли из Werthimer запустили проект SETI под названием SERENDIP, они всасывали энергию со всех компьютеров в их здании, а затем в соседнем здании. В каком-то смысле это был прототип SETI@Home. В последующие десятилетия они обратились к суперкомпьютерам. И потом, они пришли за вашими процессорами.

* * *

Идея SETI@Home возникла на коктейльной вечеринке в Сиэтле, когда компьютерный ученый Дэвид Геди спросил у друга, что может потребоваться для увлечения общественности наукой. Могли ли компьютеры каким-то образом сделать что-то подобное тому, что сделала программа Apollo? Gedye придумал идею «добровольческих вычислений», в которой люди отказывались от своих жестких дисков для большего блага, когда эти диски простаивали, подобно тому, как люди отдают свои незанятые машины на время Turo (если бы Turo не зарабатывал деньги, а также служил общественной пользе). Что могут люди отдать, чтобы помочь? Его ум блуждал в «Секретных материалах», НЛО, попадал в заголовки, выходящие из «National Enquirer». Люди были так заинтересованы всем этим. «Это немного ошибочный интерес, но все же», - говорит Дэвид Андерсон, советник Геди в аспирантуре в Беркли. Интерес это увлеченность, это преимущество. Он ошибочен или отлично направляется.

Но Геде не был парнем SETI - он был компьютерным парнем, поэтому он не знал, будет ли работать проект по вычислению гражданами. Он связался с астрономом Вуди Салливаном, который работал в Вашингтонском университете в Сиэтле. Салливан передал его Вертимеру. И Геде зациклился на Андерсоне. У них был своего рода кворум.

Андерсон, который работал в промышленности в то время, посвятил вечера написанию программного обеспечения, которое могло принимать данные с радиотелескопа Arecibo, переделать его в удобоваримые биты, отправлять его на ваш рабочий стол, приказать ему охотиться за инопланетянами, а затем отправить результаты к домашней базе Беркли. Немаленькая задача.

Они собрали немного денег - в частности, 50 000 долларов от Планетарного общества и 10 000 долларов от компании, поддерживаемой Полом Алленом. Но большинство рабочих часов, как и компьютерные часы, которые они выпрашивали, были волонтерскими работами. По необходимости, они наняли нескольких людей с опытом работы в операционной системе, чтобы справиться с неряшливой работой скринсейверов как Windows, так и Macintosh. «Трудно пытаться разработать программу, предназначенную для работы на всех компьютерах мира, - говорит Андерсон.

И тем не менее, к 17 мая 1999 года они поднялись и вскоре после этого они побежали. И те миллионы людей в этом мире искали не-людей в других мирах.

Однажды утром, в начале нового тысячелетия, команда вошла в офис и проверила данные о том, что сделали эти миллионы за это время. В предыдущие 24 часа добровольцы сделали то, на что одному компьютеру потребовалось бы тысячу лет. «Предположим, что вы ученый, и у вас есть идея, и на это уйдет 1000 лет», - говорит Андерсон. «Вы решите отбросить ее. Но мы сделали это».

После того, как они были носами на клавиатуре с самого начала, это было их первое чувство триумфа. «Это была настоящая битва за выживание, - говорит Андерсон. «У нас действительно не было времени, чтобы посмотреть и понять какие удивительные вещи мы делаем».

Затем, когда они снова подняли глаза на форуме SETI@Home, они увидели что-то еще: «Вероятно, меньше чем через год после того, как мы начали, мы начали получать уведомления о свадьбах людей, которые встречались через SETI@Home», - говорит Эрик Корпела, научный сотрудник проекта SETI@Home и астроном в Беркли.

* * *

Астрономы SETI начали собирать больше и различных данных от подобных Аресибо радиотелескопов. Операционные системы эволюционировали. Были обнаружены новые типы сигналов, такие как импульсы, настолько быстрые, что они были бы похожи на ноты, удерживаемые на пианиссимо перед предыдущими процессорами. При всех этих изменениях им часто приходилось обновлять программное обеспечение. Но они не могли выпускать новую версию каждые несколько месяцев и ожидать, что люди ее загрузили.

Андерсон хотел создать самообновляющуюся инфраструктуру, которая решила бы эту проблему, - и быть достаточно гибкой, чтобы другие проекты, не являющиеся SETI, могли принести свою работу на борт и извлечь выгоду из распределенных вычислений. Так родилась BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) - открытая инфраструктура Беркли для сетевых вычислений.

Сегодня вы можете использовать BOINC, чтобы напичкать свободное время вашего компьютера для разработки малярийных препаратов, противораковых лекарств, лекарств против ВИЧ. Вы можете складывать белки или помочь предсказать климат. Вы можете искать гравитационные волны или запускать симуляции электрической активности сердца или любой из 30 проектов. И теперь вы можете запускать BOINC на графических процессорах, представленных вам геймерами - и на смартфонах Android. Около полумиллиона человек используют инфраструктуру сейчас, создавая суммарно 19 петафлоп, суперкомпьютер, третий по величине мегакалькулятор на планете ,

С 1999 года домашние компьютеры стали примерно в 100 раз быстрее, слава Богу, и на стороне распространения данных Berkeley стал примерно в 10 раз быстрее. Они добавляют BOINC в качестве опции увеличения пропускной способности в Texas Advanced Computing Center и nanoHUB, а также позволяют людям подписываться на добровольные вычисления, сообщать системе, что они считают наиболее важными научными целями, а затем автоматически загружать их компьютеры соответствущими проектами, так как этим проектам нужно время. Это как знакомство OkCupid для научных исследований. BOINC и SETI@Home могут выполнять больше работы, чем когда-либо.

* * *

Дело в том, однако, что они уже проделали большую работу - столько работы, что они не могут идти в ногу с собой. Сидеть в базе данных 7-ми миллиардов возможных чужих сигналов, которые граждане и их незанятые компьютеры уже раскрыли.

Большинство из них, вероятно, являются антропогенными помехами: короткозамкнутые электрические ограждения, радар аэропорта, радио XM или микроволновая печь была открыта секундой раньше. Другие, скорее всего, являются случайным шумом, приданным для маскировки значительности. Как говорит Андерсон, «случайный шум обладает тем свойством, что, что бы вы ни искали, оно в конце концов происходит. Если вы производите случайные буквы. Вы в конечном итоге получите полное произведение Шекспира." Или эмиссии - это просто нечеткие естественные сигналы.

Андерсон работает над программой под названием «Туманность», которая будет тралить эту миллиардную и миллиардную базу данных, отвергать помехи и выделять лучшие кандидаты, которые могли бы быть просто реальными чужими сигналами. Четыре тысячи компьютеров в Институте Макса Планка по гравитационной физике в Германии помогают ему сузить цифровое местоположение этого самого святого из граалей. Как только появляется что-то инопланетное по внешнему виду - скажем, со звезды Vega - программное обеспечение автоматически ищет остальные данные. В течение 18 лет истории SETI@Home он находит, что Arecibo или недавно добавленные телескопы из инициативы стоимостью 100 миллионов долларов, названной Breakthrough Listen, посмотрели на Vega. Был ли там сигнал? «Мы как бы надеемся, что инопланетяне посылают постоянный маяк, - говорит Корпела, - и каждый раз, когда телескоп проходит над точкой в ​​небе, мы видим это».

Если нет старых данных или старые данные особенно перспективны, исследователи просят новое время телескопа и попросят коллег SETI проверить сигнал своими телескопами, чтобы проверить, могут ли они перехватить этот маяк, эту сирену, это однозначное утверждение того, на что надеются ученые SETI и участники SETI@Home, соответствует действительности: мы не одиноки.

Пока что это не годится. «У нас никогда не было такого захватывающего кандидата, который мы называем режиссером и говорим:« Выкиньте всех с телескопа », - говорит Вертимер. «У нас никогда не было ничего похожего на инопланетян».

И отчасти по этой причине SETI@Homerы в настоящее время работают над обнаружением «широкополосных» сигналов, которые поступают на расширенный спектр частот, таких как спущенные сверху от DIRECTV. Люди (и, кроме того, инопланетяне) могут более эффективно встраивать информацию в эти выбросы с расширенным спектром. Если целью является распространение информации, а не просто граффити «Мы здесь!» на ткани пространства-времени, широкополосный путь. И мышление ученых SETI выглядит следующим образом: мы искали в основном целенаправленные, очевидные передачи, аккуратно упакованные для нас. Но мы не нашли ничего, что может означать, что их просто нет. Внеземные коммуникации могут быть направлены на членов их собственных цивилизаций, и в этом случае они с большей вероятностью пойдут по маршруту DIRECTV, и мы скорее всего обнаружим только «утечку» этих линий связи.

«Если действительно есть эти передовые цивилизации, было бы тривиально связаться с нами», - говорит Вертимер. «Они приземлятся в Белом доме - ну, может, не в этом Белом доме. Но они будут сиять лазером в глазах Фрэнка Дрейка. Я не понимаю, почему бы они так затруднялись, что нам пришлось бы все это делать ».

И поэтому людям и нашим спящим компьютерам, возможно, придется подслушивать сообщения, которые не адресованы нам, - те, что пришельцы посылают своим собственным (из-за отсутствия лучшего слова) людям, а затем вставлять себя в болтовню. «Я не хочу прерывать", - могли бы мы когда-нибудь сказать, - "но я не мог не подслушать ...» И из-за SETI@Home и BOINC, может быть, ваш ноутбук начнет этот неловкий разговор.

Статья на англ.

24 апреля 2017 г.

Кратко:
15 мая компания World Community Grid начнет переход на IBM Cloud в рамках усилий по модернизации и расширению возможностей нашей инфраструктуры. Наша система будет недоступна в течение примерно 48 часов во время миграции, но во всем остальном этот шаг не повлияет на большинство добровольцев.

Мы рады сообщить, что World Community Grid переезжает в IBM Cloud. Благодаря этой миграции мы используем более масштабируемые и мощные возможности хостинга, а также инструменты IBM и средства автоматизации с открытым исходным кодом, которые делают наши процессы разработки и развертывания более эффективными. Это позволит нам быстрее выявлять, диагностировать и решать основные технические проблемы. Более того, глобальная зона обслуживания IBM Cloud более чем в 50-ти центрах обработки данных в 19-ти странах позволяет нам более легко расширяться и готовит нас к многолетнему росту.

Миграция начнется 15 мая и, как ожидается, продлится около 48 часов, в течение которых World Community Grid будет недоступна. Это означает, что добровольцы не смогут получить доступ к веб-сайту, забрать новое исследование или вернуть завершенную работу за это время.

Большинству добровольцев не требуются никаких действий, поскольку наши системы будут возобновлять отправку и получение исследовательских заданий после завершения миграции. Однако для отдельных лиц или организаций, у которых ограничены правила брандмауэра, вам может потребоваться обновить эти правила, чтобы продолжить вносить вклад, разрешив соединения с нашим новым IP-адресом (169.47.63.74).

Любой, у кого есть вопросы об этой миграции, может постить в этой ветке форума. Мы ценим поддержку всех людей во время этой миграции, которая обеспечит современную среду хостинга для добровольцев и исследователей на долгие годы.

новость на англ.