Planet 3DNow! Distributed Computing Wiki - Benutzerbeiträge [de]

SIMAP

2011-07-13T21:46:25Z

Ritschie:

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'''SIMAP''' ('''Si'''milarity '''Ma'''trix of '''P'''roteins) 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.<ref>[http://boinc.bio.wzw.tum.de/boincsimap/project.php Über das SIMAP Projekt]</ref>

== 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.

Am 12.12. 2010 überschritt das Team die Marke von 100 Millionen errechneten Credits.

== Teilnahme ==

Um an SIMAP teilzunehmen, muss man [[Portal:BOINC/Beschreibung|BOINC]] installieren. Eine Installationsanleitung findet sich im Artikel [[Portal:BOINC/Installation|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 [[Credits#Fixe Credits|fixe Credits]].
* Es gibt zwei verschieden Anwendungen: SIMAP zum Proteinsequenzenvergleich und HMMER (''Hidden Markov Models'') für deren Domänen.
* Die WU Länge fällt in die Kategorie "klein", sie liegt zwischen ~30min (A64 2,5GHz) und ~3h (P3 1GHz).
* Das [[Quorum]] beträgt 2. Eine Work-Unit muss also von zwei Rechnern erfolgreich berechnet werden, bevor diese Rechner Credits gut geschrieben bekommen.
* 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.
* Die maximale Anzahl an Work-Units ist 300 pro Tag und Host.
* 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 [http://boincsimap.org/boincsimap/appdownloads.php angepasste Anwendungen] manuell installiert werden. Für Linux und Windows gibt es 64-Bit-Clients, die ca. 10-15% schneller sind 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. Um eine gleichmäßigere Verteilung zu erhalten werden ~2000 neue WUs dann alle 10 Minuten zum Download freigegeben.

== Banner ==

[[Bild:Banner SIMAP.png]]

== Weblinks ==

* [http://boincsimap.org/boincsimap/ boincsimap.org/boincsimap/] - Internetpräsenz des Projekts
* [http://boincsimap.org/boincsimap/team_display.php?teamid=783 Planet 3DNow! Teamstatistik]

== Quellen ==
<references />

{{NaviBlock
|Vorlage:Navigationsleiste BOINC
|Navigationsleiste Nicht-BOINC
}}

[[Kategorie:Biologie & Medizin]]
[[Kategorie:BOINC-Projekt]]
[[Kategorie:Planet 3DNow! Team]]

POEM@HOME

2011-07-13T18:34:37Z

Ritschie: /* Besonderheiten */

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|-
| {{Steckbrief Kategorie|Biologie & Medizin}}
|-
| {{Steckbrief Betreiber|Forschungszentrum Karlsruhe}}
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| {{Steckbrief P3D-Statistik Live|Name=POEM@HOME}}
|}

'''POEM@HOME''' ('''P'''rotein '''O'''ptimization with '''E'''nergy '''M'''ethods) befasst sich mit der Vorhersage von Proteinstrukturen, der Interaktion von Proteinen und den Krankheiten, welche durch Proteinfehlfunktionen hervorgerufen werden. Die Ergebnisse werden auch für die Entwicklung neuer Medikamente genutzt.

== Projektbeschreibung ==

Proteine sind die Motoren des Lebens. Es sind große Moleküle, bestehend aus zehntausenden Atomen, die einzigartige dreidimensionale Strukturen bilden, welche die Funktion des Proteins bestimmt.

Zu den Funktionen der Proteine zählen Stoffwechsel, Energieumwandlung (z. B. Photosynthese) und -transport, Signalverarbeitung im Gehirn, Immunreaktionen und vieles mehr. Fehlfunktionen von Proteinen stehen oft im Zusammenhang mit Krankheiten. Bis heute sind tausende Proteine bekannt, die mit Krankheiten in Verbindung stehen, aber von vielen ist die Struktur nicht bekannt.

Um Proteine zu verstehen, beeinflussen oder gar zu designen, ist es nötig die Proteinstruktur zu kennen und verstehen. Die Struktur auf experimentellem Weg zu ermitteln, ist aber sehr schwierig. Einfacher ist es, die chemische Zusammensetzung eines Proteins zu ermitteln.

POEM@HOME versucht mittels Berechnungen:
* die Struktur von Proteinen zu ermitteln, die das Protein hat wenn es aktiv ist.
* die Signalverarbeitung bei der Interaktion von Proteinen untereinander zu verstehen.
* Krankheiten zu verstehen, die mit Fehlfunktionen und Verklumpungen von Proteinen zusammenhängen.
* neue Arzneistoffe auf Basis der räumlichen Struktur von biologisch wichtigen Proteinen zu entwickeln.

POEM@HOME nutzt einen neuen Ansatz, der sich sehr gut für [[Distributed Computing]] eignet. Er basiert auf der Arbeit von [http://de.wikipedia.org/wiki/Anfinsen C. B. Anfinsen], für welche er 1972 den Nobelpreis für Chemie bekommen hat.

POEM@HOME ist ein rein wissenschaftliches, nicht-kommerzielles Projekt. Alle substanziellen Ergebnisse werden in internationalen Fachmagazinen mit einer Danksagung an die Teilnehmer des Projekts veröffentlicht.<ref>[http://boinc.fzk.de/poem/ Our project in detail]</ref>

== Erfolge des Projekts ==

Auf der Homepage des Projektes wurden die ersten Berichte über Ergenisse veröffentlicht: [http://boinc.fzk.de/poem/index.php?section=resultpage Results December 2007]
Unter anderem sind dies erfolgreiche gefaltete Modelle von HI-Viren.

Eine Übersicht der Veröffentlichungen die in Zusammenhang mit POEM@HOME stehen, bietet [http://iwrwww1.fzk.de/biostruct/People/ww_pub.htm Publications].

{{Stub Erfolge}}

== Planet 3DNow! ==

Planet 3DNow! nimmt seit dem 19.10.2007 mit einem eigenen Team an POEM@HOME teil und erreichte am 24.10.2007 Platz 1. Im Verlauf des [[Glossar/Race|Races]] ''The bigger POEMathon'' verlor das Team am 23.06.2008 den ersten Platz an das Team Electronic Sports League (ESL), konnte ihn aber am 22.02.2009 nach einer dreimonatigen Aufholjagd morgens gegen 6 Uhr MEZ zurückerobern.

POEM@HOME wurde bisher zweimal zum [[Projekt des Monats]] gewählt: Im März und November 2008.

=== Milestones ===
* 05.12.2007: 1 Million [[Credits]]
* 12.02.2008: 5 Millionen Credits
* 06.03.2008: 10 Millionen Credits
* 29.03.2008: 20 Millionen Credits
* 01.06.2008: 30 Millionen Credits
* 16.06.2008: 40 Millionen Credits
* 01.07.2008: 50 Millionen Credits
* 16.09.2008: 60 Millionen Credits
* 23.10.2008: 70 Millionen Credits
* 11.12.2008: 80 Millionen Credits
* 31.12.2008: 90 Millionen Credits
* 18.01.2009: 100 Millionen Credits
* 03.02.2009: 110 Millionen Credits
* 17.02.2009: 120 Millionen Credits
* 02.03.2009: 130 Millionen Credits
* 30.03.2009: 140 Millionen Credits
* 04.05.2009: 150 Millionen Credits
* 20.06.2009: 160 Millionen Credits
* 22.09.2009: 170 Millionen Credits
* 18.05.2010(?): 200 Millionen Credits

== Teilnahme ==

Die Anmelde-URL lautet: [http://boinc.fzk.de/poem/ http://boinc.fzk.de/poem/]

Das Projekt wird über die [[Portal:BOINC/Beschreibung|BOINC]]-Plattform betrieben, es sind derzeit keine Besonderheiten beim Betrieb oder der Konfiguration bekannt.

Die Datenmenge beim Transfer beträgt einmalig knapp 2,8 MB. Bei jeder Work-Unit werden ca. 100 KB herunter- und ~100 KB hochgeladen.

== Besonderheiten ==

* Das Projekt unterstützt [[Checkpoints]].
* POEM@HOME vergibt [[Credits#Fixe Credits|fixe Credits]].
* Das [[Quorum]] beträgt 1. Eine [[Work-Unit]] muss somit nur von einem Rechner erfolgreich berechnet werden.
* Die [[Deadline]] bei diesen Projekt beträgt 7 Tage, später abgegebene Work-Units werden u.U. nicht mehr akzeptiert. Die Berechnung sollte also innerhalb dieses Zeitraums abgeschlossen und das Ergebnis dem Projekt vollständig gemeldet werden.
* Die maximale Anzahl an Work-Units ist 500 pro Tag und CPU.
* Vom Betriebssystem her arbeitet Windows XP 32 Bit von den Desktopsystemen am schnellsten. Linux 32 Bit arbeitet ungefähr 3% langsamer als Windows XP. Windows Vista x64 arbeitet ungefähr 8% langsamer als Windows XP und 5% langsamer als Linux 32 Bit. Seit der POEM++ Anwendung scheint sich das Blatt aber deutlich geändert zu haben. Während XP 32 und 64bit hier ziemlich gleichauf liegen, ist der Linux 64bit-Client erheblich leistungsfähiger und rechnet im Mittel zwischen 25 und 33% schneller, als XP.
* Die Work-Units (verschiedene Serien) unterscheiden sich in Berechnungsdauer sowie Speicherauslastung. Zudem ist auch die Berechnungsdauer einer Serie alles andere als konstant. WUs eines Typs bekommen immer die gleiche Anzahl Credits. Die Creditvergabe ändert sich aber von Serie zu Serie. Manche WU-Serien profitieren von mehr L2-Cache, andere von der RAM Bandbreite.
* Im September 2010 hat das Projekt neue Anwendungen (POEM++) veröffentlicht, die auf OpenCL basieren. Neben CPUs sollen in naher Zukunft auch GPUs unterstützt werden. Die neuen Clients (für CPU) sollen die Berechnungen ca. 7x schneller berechnen können. Da auch die Work Units wachsen sollen, werden die Berechnungszeiten nicht um den gleichen Faktor kürzer.

== Banner ==

[[Bild:Banner_POEM.png]]

== Weblinks ==

* [http://boinc.fzk.de/poem/ boinc.fzk.de/poem/] - Internetpräsenz des Projekts
* [http://boinc.fzk.de/poem/team_display.php?teamid=172 Planet 3DNow! Teamstatistik]

== Quellen ==
<references />

{{NaviBlock
|Vorlage:Navigationsleiste BOINC
|Navigationsleiste Nicht-BOINC
}}

[[Kategorie:Biologie & Medizin]]
[[Kategorie:BOINC-Projekt]]
[[Kategorie:Planet 3DNow! Team]]