SIMAP – Planet 3DNow! Distributed Computing Wiki

Steckbrief
Kategorie:	Biologie & Medizin
Betreiber:	TU München (Fachrichtung Bioinformatik)
Nationalität:	Deutschland
Start:	Dezember 2005
Status:	Stabil
Webseite:	boinc.bio.wzw.tum.de/boincsimap/
Anmelde-URL:	http://boinc.bio.wzw.tum.de/boincsimap/
Clients
x86	x	x	x	x	x
x86-64	x	x	x	-	-
PowerPC/PS3	-	x	x	-	-
IA64	-	x	-	-	-
Alpha	-	x	-	-	-
Sparc	-	x	-	-	x
UltraSparc	-	x	-	-	x
PA-RISC 32Bit	-	x	-	-	-
PA-RISC 64Bit	-	x	-	-	-
Planet 3DNow! Teamstatistik
Platzierung Planet 3DNow!: (powered by BOINCstats)

SIMAP (Similarity Matrix of Proteins) ist ein Projekt der TU München, welches der Erstellung einer Datenbank dient, in der die Ähnlichkeiten zwischen Proteinsequenzen gespeichert werden.

Projektbeschreibung

Bisher sind mehrere Millionen verschiedene Proteinsequenzen bekannt - zuviel um jedes Protein einzeln eingehend zu untersuchen. Glücklicherweise haben Proteine, die sich ähneln, meist auch ähnliche Eigenschaften und Funktionen. Deshalb überträgt man experimentelle Erkenntnisse, die für ein bestimmtes Protein gewonnen wurden, auch auf dessen Verwandte.

Die Ähnlichkeit von Proteinen wird nicht nur für die Funktionsvorhersage von Proteinen genutzt, sondern auch für viele weitere Methoden der Bioinformatik. Die Ähnlichkeiten nicht jedes Mal neu berechnen zu müssen, würde eine erhebliche Zeitersparnis bedeuten.

Jedoch fehlte bisher ein komplettes Verzeichnis aller Proteine und ihrer Ähnlichkeiten untereinander. Das bisher größte Verzeichnis dieser Art, das Projekt clustr am European Bioinformatics Institute, umfasst derzeit ca. 800.000 von ca. 4 Millionen bekannten Proteinen.

SIMAP erstellt dagegen ein Verzeichnis aller bekannten Proteine und stellt es Forschung und Lehre vollständig kostenlos zur Verfügung. Man kann sich das Projekt als eine Matrix mit ca. 4 Millionen Spalten und ebenso vielen Zeilen vorstellen. Der Inhalt der Matrix ist symmetrisch, d. h. ist Protein 1 dem Protein 2 ähnlich, so ist auch Protein 2 dem Protein 1 ähnlich.

Ständig werden neue Proteine entdeckt und auch die Modelle werden ständig erweitert und aktualisiert. Das Verzeichnis aktuell zu halten, erfordert deshalb einen enormen Rechenaufwand, dem die vorhandenen Hochleistungsrechner der TU München nicht gewachsen sind. Deshalb wird auf Distributed Computing gesetzt.

Betrieben wird SIMAP als Gemeinschaftsprojekt des GSF-Forschungszentrums für Gesundheit und Umwelt in Neuherberg bei München und der Technischen Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan. Ansprechpartner ist Thomas Rattei vom Lehrstuhl für Genomorientierte Bioinformatik.^[1]

Erfolge des Projekts

Dank des grossen Interesses der internationalen Cruncher-Gemeinschaft konnten die Datenbestände des Projekts bereits abgearbeitet werden. Inzwischen werden meist nur noch zu Beginn jeden Monats neue Proteinsequenzen zur Berechnung verteilt werden.

Planet 3DNow!

Planet 3DNow! nimmt seit dem 13.06.2006 mit einem eigenen Team an SIMAP teil und erreichte am 11.09.2006 Platz 1.

Im Oktober 2007 konnte Planet3Dnow! als erstes Team die "Schallmauer" von 10 Millionen Credits überschreiten.

SIMAP wurde für den Februar 2008 zum Projekt des Monats gewählt. Im Verlauf dieser Aktion wurde die Marke von 25 Millionen Credits erreicht.

Teilnahme

Um an SIMAP teilzunehmen, muss man BOINC installieren. Eine Installationsanleitung findet sich im Artikel Installation von BOINC.

SIMAP ist auf nahezu allen Computern lauffähig, profitiert allerdings - im Gegensatz zu vielen anderen Projekten - von erweiterten CPU Befehlssätzen wie SSE.

Clients sind für Windows, Linux, Mac und etliche Unix-Derivate wie etwa Solaris und BSD verfügbar.

Die Datenmenge beim Transfer beträgt einmalig knapp 1,5 MB. Bei jeder Work-Unit werden ca. 2 MB herunter- und 0,5 MB hochgeladen.

Besonderheiten

Das Projekt unterstützt Checkpoints.
SIMAP vergibt fixe Credits.
Es gibt zwei verschieden Anwendungen: SIMAP zum Proteinsequenzenvergleich und HMMER (Hidden Markov Models) für deren Domänen.
Das Quorum beträgt 2. Eine Work-Unit muss also von zwei Rechnern erfolgreich berechnet werden, bevor diese Rechner Credits gut geschrieben bekommen.
Die WU-Quota wird vom Projekt dynamisch im Bereich von 10-100 WUs pro Core und Tag gesetzt. Für PCs, die schneller Ergebnisse zurückliefern (niedrige average turnaround time) wird diese hochgesetzt.
Die Deadline bei diesem Projekt beträgt 7 Tage, später abgegebene Work-Units werden nicht mehr akzeptiert. Die Berechnung muss innerhalb dieses Zeitraums abgeschlossen und das Ergebnis dem Projekt vollständig gemeldet werden.
SIMAP profitiert wenig von einer hohen Speicherbandbreite und einem großen CPU-Cache, nutzt aber Befehlssatzerweiterungen (SSE, SSE2, SSE3, MMX, 3DNow! etc.).
Für Rechner, die kein SSE unterstützen (i386 wie z. B. AMD Athlon Thunderbird), können angepasste Anwendungen manuell installiert werden. Für Linux gibt es einen 64-Bit-Client, welcher ca. 10-15% schneller ist als der Standard-Client für Windows. Auch für andere Sonderfälle gibt es Anwendungen.
SIMAP ist ein periodisches Projekt. Es gibt hauptsächlich am Monatsanfang WUs, deren Menge je nach Umfang des Updates des Verzeichnis schwankt.