World Community Grid
Un'introduzione ad un progetto di grid computing basato sulla convinzione che innovazione tecnologica, ricerca scientifica di frontiera e volontariato possono cambiare il mondo per il meglio.
La nostra missione, il nostro lavoro e tu
La missione del World Community Grid è di creare la griglia di elaborazione pubblica ("grid computing") più grande al mondo per affrontare progetti che beneficiano l'umanità. Abbiamo creato l'infrastruttura che serve da fondamento della griglia per ricerche scientifiche. Il nostro successo dipende ora dagli individui che contribuiscono collettivamente mettendo a disposizione il proprio computer, nei momenti in cui esso non è altrimenti occupato, per cambiare in meglio il mondo.
World Community Grid rende questa tecnologia disponibile al pubblico e alle organizzazioni non-profit solo per l'uso in ricerche umanitarie che altrimenti non potrebbero essere completate a causa dell'alto costo dell'infrastruttura di calcolo richiesta in assenza di una griglia pubblica. Come parte del nostro impegno per migliorare il benessere dell'umanità, tutti i risultati saranno di pubblico dominio e resi pubblici alla comunità globale di ricerca.
Come funziona la tecnologia di griglia
Fare qualcosa per cambiare il mondo non è mai stato così facile! La tecnologia di griglia è semplice e sicura da usare. Per iniziare, scaricate e installate un piccolo programma o "agent" sul vostro computer. Nei momenti in cui il vostro computer sarà inutilizzato, richiederà dati su uno specifico progetto dal server della World Community Grid. Esso compirà quindi calcoli su questi dati, manderà i risultati al server, e richiederà una nuova porzione di lavoro. Ogni calcolo svolto dal vostro computer fornisce agli scienziati informazioni critiche che accelerano il passo della ricerca!
Grid Computing: i fondamenti
Il grid computing unisce molti computer individuali creando un grande sistema con enorme potenza di calcolo che supera di gran lunga la potenza di alcuni supercomputer. Siccome il lavoro è suddiviso in piccole parti che possono essere elaborate simultaneamente, il tempo di ricerca è ridotto da anni a mesi. La tecnologia è costo-efficace, abilitando il miglior uso di fondi critici.
Cambiare il mondo - ora
Grid computing non è una tecnologia futuristica. World Community Grid è al lavoro ora, applicando questa tecnologia a promettenti progetti di ricerca che possono beneficiare tutti noi.
Il nostro primo progetto, Human Proteome Folding, identifica le proteine prodotte dai geni umani. Con questa informazione, gli scienziati possono capire come i difetti delle proteine possono causare malattie, rendendo più facile trovare le cure adatte. Nel 2003, col grid computing, in meno di tre mesi gli scienziati hanno identificato 44 potenziali trattamenti per combattere il vaiolo. Senza la griglia, il lavoro avrebbe preso più di un anno per completarsi.
Human Proteome Folding (Ripiegamento del proteoma umano): una spiegazione per profani
Le proteine sono essenziali per gli esseri viventi. Quasi tutto nel corpo umano coinvolge o è fatto di proteine.
Cosa sono le proteine?
Le proteine sono grandi molecole costituite da lunghe catene di molecole più piccole chiamate amminoacidi. Mentre ci sono solo 20 differenti tipi di amminoacidi che danno origine a tutte le proteine, a volte servono centinaia di essi per fare una singola proteina. Aggiunta a questa complessità, tipicamente le proteine non rimangono sotto forma di lunghe catene. Non appena la catena di amminoacidi è costruita, la catena si ripiega e si aggroviglia in una forma particolare e più compatta che le permette di effettuare specifiche e necessarie funzioni nel corpo umano. Le proteine si ripiegano perché i differenti amminoacidi preferiscono attaccarsi l'un l'altro seguendo certe regole. Immaginate che gli amminoacidi siano biglie di 20 colori differenti. Le biglie sono incollate, ma incollate in un modo tale che solo certe combinazioni di colori possono attaccarsi l'un l'altra. Questo fa sì che le catene di amminoacidi si ripieghino in un modo particolare che crea proteine utili al corpo umano. Le cellule umane hanno meccanismi per aiutare le proteine a ripiegarsi correttamente e, altrettanto importante, meccanismi per liberarsi delle proteine ripiegate male.
Che relazione hanno le proteine con il genoma umano?
La collezione di tutti i geni umani è conosciuta come "genoma umano". A seconda di come i geni sono contati, ci sono oltre 30.000 geni nel genoma umano. Ogni gene, che è una sezione di una lunga catena nota come DNA, detta come costruire la catena di amminoacidi per una delle 30.000 proteine. In anni recenti, gli scienziati sono stati in grado di mappare la sequenza per ogni gene umano. Questo significa che ora noi conosciamo la sequenza di amminoacidi in tutte le proteine umane. Quindi il genoma umano è direttamente correlato col "proteoma umano", la collezione di tutte le proteine umane.
Il mistero delle proteine
Mentre i ricercatori hanno imparato molto circa il proteoma umano, la funzione della maggior parte delle proteine rimane un mistero. I geni non rivelano esattamente come le proteine si ripiegheranno nella loro forma finale, che è critica perché determina cosa una proteina può fare e con quali altre proteine può connettersi o interagire. Le proteine sono come pezzi di un mosaico. Per esempio, le proteine dei muscoli si connettono l'una all'altra per formare una fibra muscolare. Esse si uniscono assieme in una maniera specifica a causa della loro forma, così come a causa di altri fattori legati alla forma. Tutto ciò che accade nelle cellule e nel corpo è molto specificamente controllato dalla forma delle proteine, la quale permette o non permette l'aggancio con altre proteine. Per esempio, le proteine di un virus o di un batterio possono avere forme particolari che lo abilitano a penetrare la membrana cellulare, permettendogli di infettare la cellula.
Lo Human Proteome Folding Project
Conoscere le forme delle proteine aiuterà i ricercatori a capire come esse compiono le funzioni desiderate e anche come le malattie impediscono alle proteine di svolgere le funzioni necessarie a mantenere le cellule in ottima salute. Lo Human Proteome Folding Project combinerà la potenza di milioni di computer in una griglia per aiutare gli scienziati a capire come le proteine si ripiegano. Il lavoro da svolgere in questo compito monumentale è suddiviso lungo la griglia, così che i risultati possono essere ottenuti molto prima di quanto sarebbe possibile con supercomputer convenzionali. Con una maggiore comprensione della struttura delle proteine, gli scienziati potranno capire come funzionano le malattie e trovare infine una cura per esse.
Quando il tuo agent di griglia sta lavorando, esso ripiega una catena di amminoacidi in vari modi e valuta quanto ogni ripiegamento segua le regole specifiche di come gli amminoacidi si attaccano fra loro o meno. Mentre i computer provano milioni di modi per ripiegare le catene di amminoacidi, essi tentano di ripiegare la proteina nello stesso modo in cui si ripiega nel corpo umano. Le forme migliori identificate per ogni proteina sono inviate agli scienziati per ulteriore studio.
Capire la vostra finestra dell'agent applicativo
Cliccate sulla "i" della vostra finestra dell'agent applicativo nell'angolo in basso a destra. Il nome del programma è Rosetta e calcola un "punteggio Rosetta" che indica quanto propriamente è ripiegata la proteina man mano che il programma prova ripiegamenti diversi. Per calcolare questo punteggio, il programma considera l'impacchettamento degli amminoacidi dentro la proteina in accordo a diverse regole di punteggio. Più bassi (più negativi) sono i punteggi, migliori sono i ripiegamenti. Il punteggio Rosetta per il miglior ripiegamento che il vostro computer ha identificato per una particolare proteina è mostrato come valore "Min", sotto il punteggio Rosetta corrente, nella metà sinistra della finestra dell'agent applicativo. Potete vedere un fermo-immagine della proteina parzialmente ripiegata su cui il computer sta lavorando nella metà destra della finestra. Il lato sinistro mostra due altri numeri che dicono quanto la proteina è propriamente ripiegata finora. Il punteggio Environment evidenzia quanto è stato correttamente impacchettato il nucleo centrale della proteina. Il punteggio Pair indica quanto certi amminoacidi sono stati correttamente accoppiati con le controparti appropriate. Se un tentativo di ripiegamento ottiene un pessimo punteggio, il programma Rosetta prova a ripiegare la proteina in una maniera differente per vedere se fornisce un risultato migliore. Questo è fatto milioni di volte per ogni proteina. Gli scienziati prenderanno le strutture di proteina con i punteggi migliori e le useranno nei passi successivi delle loro ricerche.
Domande frequenti
Che tipo di risultati possiamo aspettarci di vedere man mano che il processo avanza? Che cure potrebbero possibilmente emergere da questa ricerca, e qual'è l'arco di tempo per la produzione di reali, tangibili risultati?
Non c'è nessuna pallottola magica nella ricerca biomedica. Quello che l'ISB vuole fare è prendere il 30-50% dei domini proteici che sono di funzione sconosciuta e cominciare il processo che porterà a capire quale ruolo giocano nell'animale umano. Molte di queste proteine sono coinvolte in malattie, così l'ISB si aspetta di facilitare un gran numero (migliaia) di indagini funzionali nelle proteine umane che giocano un ruolo nelle malattie. Ciò prenderà la forma di un grande database nel quale i biologi potranno navigare per trovare informazioni circa le proteine alle quali sono interessati. Un altro punto importante è che i biologi usano molti e diversi tipi di informazione e ISB integrerà i dati provenienti da questo progetto con diverse altre sorgenti di informazioni biologiche.
Qual è la differenza tra quello che fa lo Human Proteome Folding e quello che fa Folding@home?
Ci sono grandi differenze tra lo Human Proteome Folding e Folding@home. Entrambi i progetti sono eccellenti ma hanno obiettivi molto differenti.
Folding@home mira ad scoprire come alcune proteine di struttura NOTA si ripiegano DINAMICAMENTE. Folding@home è un progetto di ulteriore comprensione del processo di ripiegamento stesso. Comprendere perché il ripiegamento delle proteine funziona (e perché non funziona) potrebbe avere un impatto significativo in certe malattie come l'Alzheimer e la malattia di Huntington, che Folding@Home sta attivamente studiando.
Lo Human Proteome Folding Project, invece, PREDIRRÀ le strutture di un grande numero di proteine di struttura IGNOTA. Lo scopo di questo progetto è di ottenere strutture e funzioni per grandi quantitativi di proteine così che i biologi e i ricercatori biomedici che studiano queste proteine misteriose possano cercare nel database ISB per i legami funzionali/meccanicistici delle proteine che gli interessano.
Come sono correlati grid.org e worldcommunitygrid.org? Che progetti saranno svolti su World Community Grid in futuro?
World Community Grid e grid.org stanno entrambi lavorando sul progetto Human Proteome Folding. Una volta che tale progetto sarà concluso, World Community Grid lavorerà su progetti per proprio conto.
Nei prossimi mesi, World Community Grid esaminerà proposte per nuovi progetti di ricerca che saranno svolti su www.worldcommunitygrid.org . Il nostro Advisory Board sceglierà progetti che hanno il massimo potenziale di utilizzo della infrastruttura di griglia e che condurranno a significativi miglioramenti nella salute e benessere di coloro che vivono in comunità svantaggiate e nei paesi in via di sviluppo. I partecipanti nella World Community Grid potranno scegliere quali progetti di ricerca desiderano supportare con il proprio computer.
Richiesta di proposte
Come sottoporre una proposta
L'Advisory Board della World Community Grid sta cercando nuovi progetti di ricerca che possono beneficiare della tecnologia di griglia e avere un impatto positivo sull'umanità. Per maggiori informazioni, incluso il processo di proposta e i criteri di selezione, scaricate la Request For Proposals disponibile su
questa pagina del sito di World Community Grid. Se desiderate proporre un progetto, compilate il modulo inviatelo a rfp@worldcommunitygrid.org.
