Что это за проект?
Цель проекта, разработанного лабораторией доктора Дэвида Бэйкера Университета Вашингтона - вычисление трехмерной структуры белков из их аминокислотных последовательностей. Это одна из самых больших проблем в молекулярной биологии.

Исследования по данному проекту помогут всему человечеству в проектировании новых, не существующих белков. В случае успешного решения данных проблем мы сможем бороться с такими болезнями как рак, малярия, болезнь Альцгеймера, сибирская язва и многими другими генетическими и вирусными заболеваниями. Подробнее о исследованиях проекта, связанных с болезнями можно прочитать в этой [url=http://boinc.bakerlab.org/rosetta/rah_medical_relevance.php]статье[/url]

Подробнее о проекте:
Все живые организмы на земле построены на белковой основе. Белок как бы является строительным материалом, или, если угодно, “материалом жизни” для всех живых существ. Разнообразные формы белков принимают участие во всех процессах, происходящих в живых организмах. В теле человека из белков формируются мышцы, связки, сухожилия, все органы и железы, волосы, ногти; белки входят в состав жидкостей и костей. Ферменты и гормоны, катализирующие и регулирующие все процессы в организме, также являются белками.

Каждый белок в организме уникален и существует для специальных целей, т. е. белки не являются взаимозаменяемыми. В дальнейшем станет понятно, насколько это важно.

Белок состоит из аминокислот.

Для разных организмов, конечно, количество белков и их длина заметно отличается – чем сложнее устроен организм, тем больше количество и сложность белков – но это и понятно – у человеческого организма гораздо больше функций, чем у какой-нибудь инфузории.

Благодаря недавно завершенному проекту "Геном человека" стали известны аминокислотные последовательности всех белков в человеческом организме. Ранее были изучены многие белки других живых организмов. Процесс пополнения этой информационной базы продолжается до сих пор, ведь природа живых существ так многообразна!

Если вдруг организм, в результате какой-либо причины перестает вырабатывать белок - организ слабеет, что приводит к появлению различных болезней (не исключен даже летальный исход).

Каким образом работает клиент Rosetta?

Одно из самых важных открытий в молекулярной биологии – то, что в пространстве белковая структура (связка аминокислот) стремится занять такое положение, чтобы энергия этой структуры была минимальна (представьте шар в трубе - шар будет всегда катиться вниз к основанию трубы, потому что это - самое устойчивое состояние.).

Итак, задача программы – посчитать наименьшую энергию белковой системы, если известны составляющие этой системы (аминокислоты) – при этой минимальной энергии это и будет искомый белок! Одна из сложностей заключается в том, что последовательностей аминокислот, из которых состоит белок много, в пространстве их можно соединить разными способами. Сочетание различных комбинаций соединений аминокислот дает огромные цифры - вот причина, по которой проекту так нужны большие вычислительные мощности.

Приведу еще аналогию, она описана основателем проекта – Дэвидом Бейкером, профессором биохимии Университета медицинских исследований Ховарда Хьюза в Вашингтоне (David Baker, Professor of Biochemistry at the University of Washington Howard Hughes Medical Institute investigator) на сайте проекта:

"Вы - космический исследователь и обнаруживаете новую планету, ваша задача - найти и сообщить координаты самой низкой точки поверхности планеты. Как Вам найти эту самую низкую точку? Одна из возможностей - приземлится где-нибудь на планете, и начать поиски оттуда. Тем не менее, если планета очень большая, вряд ли ваш корабль приземлится где-нибудь в глубокой долине, чтобы находить эту самую низкую точку. Например, если вы приземлились бы на нашу Землю, вы вряд ли найдете самую низкую точку, которая располагается на Земле на берегу Мертвого Моря, наиболее вероятно, что вы будете находится на другом континенте, возможно изучая Гималаи или пустыню Сахара. Но что если у вас было бы 10,000 преданных исследователей, и у каждого из них был бы парашют?

Вы высаживаете их на произвольной позиции на планете, и даете задание найти самую низкую точку в том регионе, где их посадили; вы принимаете сообщения о самых низких точках, что они обнаружили. Ваши шансы обнаружения становятся очень большими, и чем больше количество исследователей, которых вы можете послать, тем больше ваш шанс успеха."

Как это все работает?

Итак, ваш компьютер будет работать следующим образом: в начале вычисления считаем энергию в первой точке, затем найдем самую низкую энергетическую точку в районе. В конечном счете, на сервер проекта сообщается самая низкая энергетическая структура, которая найдена, вместе с энергией этой структуры. Сервер сравнит энергию всех низких энергетических структур, обнаруженных всеми участвующими процессорами, и определит самую низкую из всех энергетических структур.

В чём польза от проекта?

По сути Rosetta - это компьютерная программа для поиска:

    * - структуры с наименьшей энергией для заданной аминокислотной последовательности для предсказания структуры белка
    * - обратная задача - поиск аминокислотной последовательности с наименьшей энергией для заданной белковой структуры
    * - расчета взаимодействия комплекса белок-белок.

В данном проекте используется обратная связь по прогнозированию и полученным результатам, чтобы улучшать потенциальные функции и алгоритмы поиска.

Rosetta разрабатывалась позже, чем такие проекты, как Predictor@Home, Folding@Home, Distributed Folding и строилась на основе нескольких идей, развиваемых несколькими группами, которые потом объединили усилия. Вот эти идеи:

   1. 3D структура белка полностью определяется 1D последовательностью.
   2. Знание вторичной структуры сильно облегчает жизнь при предсказании 3D.
   3. Нужен промежуточный набор блоков из которых можно строить белок для преодоления комбинаторного взрыва (эти блоки потом были названы мотивами)
   4. Необходимо построить функцию пригодности смоделированной структуры достаточно хорошо описывающую свободную энергию белка в физиологическом растворе.
   5. Поиск оптимальной конфигурации нужно вести, как минимум, в две стадии - на гладком потенциале для больших блоков, а затем на полноатомном потенциале.
   6. Молекулярная динамика подходит только для заключительной полноатомной шлифовки, на начальных стадиях необходимо использовать методы Монте-Карло и генетические алгоритмы.
   7. Самый компактный кластер решений в пространстве построенном по метрике RMSD обычно содержит правильное решение.



Немного о спорте

Организаторы любого проекта распределённых вычислений уважают и поддерживают спортивный дух участников. Одним из важных достоинств всякого проекта РВ является качественная статистика и более-менее эффективная (а лучше наиболее эффективная ;) защита от читинга (увеличения количества очков при тех же затратах времени и полученных результатах). Сначала в проекте были проблемы с читингом, потому что каждое задание выдается только один раз и количество очков за него определяется только бенчмарком (индексом производительности компьютера), который производит BOINC клиент. И результаты бенчмарка можно было подменить. Но потом организаторы проекта эту проблему одолели. Так что теперь с читингом всё нормально. Его нету:) 

Статистика проекта обновляется практически в режиме реального времени, кроме того, существует несколько общедоступных альтернативных серверов, обобщающих и обрабатывающих исходную статистику проекта для получения более наглядных и красивых результатов.

Пока мы можем порекомендовать вам следующие странички для изучения статистики:

Статистика команды: официальная и обновляющаяся в режиме реального времени

неофициальная, запаздывающая, но с более широкими возможностями:

    * статистика сервера boincstats.com
    * статистика сервера boincsynergy.com
    * статистика сайта команды Free-DC
    * статистика сайта команды The Knights Who Say Ni!
    * статистика сервера boinc.dk
    * статистика сервера boinc.mundayweb.com

А еще можно установить красивый информер с Вашей личной статистикой на десктоп. выбирайте:

    * Информер сервера boinc.mundayweb
    * Информер сервера boincstats.com
    * Информер сервера boinc.dk

Если вы нашли белок с наименьшей энергией, то ваше имя появится на странице результатов проекта. а рядом будет красивая картинка белка, который вы нашли

А сейчас, если вас заинтересовал проект, вы можете изучить наше описание клиентского ПО, и процесса установки и настройки клиента и начать свою деятельность в команде TSC! Russia.

По всем возникающим вопросам можно обращаться в наш форум, где существует отдельная тема, посвящённая данному проекту. Прежде чем задавать вопросы, настоятельно рекомендуем почитать список часто задаваемых вопросов на форуме,
и разумеется FAQ по Розетте


Описание, установка и настройка клиента Rosetta@Home в Windows
Поддерживаемые операционные системы:

    * Windows - Windows XP,Windows 2003 Server,Windows 2000
    * Macintosh - Mac OS X 10.3.9, или выше
    * Linux (32-bit) - Red Hat Linux 8.X, 9.X , Mandrake Linux 10.x, Debian Linux 3.0

Системные требования

Хотя там указано, что минимальный объем ОЗУ равен 512 Мб, я запустил проект на машине с 196 Мб ОЗУ. Проект работает и не тормозит. Оперативная память занимаемая клиентом: от 50 до 100 Мб.

Трафик. До недавнего времени был одной из крупных проблем проекта. При первом подключении вам необходимо скачать собственно BOINC клиент, размером около 10 Мб и файлы Розетты, размером около 6 Мб. Но, кроме этого надо закачивать и задания. И с ними, трафик может достигать 20Мб в сутки на мощной машине. Для того, чтобы избежать такого трафика надо пройти страницу настроек проекта и в поле Target CPU run time поставить 1 day. После этого считать Розетту можно будет даже если у вас dial-up соединение. Задание, размером около 2Мб будет считаться 24 часа и за это время трафик тратиться не будет. Результат, загружаемый на сервер имеет размер примерно 3-5 мегабайт. Кроме того, есть еще один способ для снижения трафика. Он описан в FAQ по Розетте.
[b]Итак[/b], при при первоначальной установке скачивается от 16 до 18 МБ, ежесуточный траффик с каждой машины (при работе 24 часа в сутки, а точнее сказать - за 24 часа работы компьютера) - Входящий - от 0.5 до 3 МБ (в последнее время чаще всего около 1 МБ или меньше), Исходящий - до 450 КБ.

Как присоединиться к проекту?

   1. Cоздать свой аккаунт
   2. Скачать и установить BOINC. Процесс описан выше на этой странице
   3. Запустить клиент, идете в меню Проекты-> Добавить проект.
   4. Ввести адрес проекта http://boinc.bakerlab.org/rosetta
   5. Отметить, что у вас уже есть аккаунт (Вы создали его в п.1), вводите e-mail и пароль, которые вы ввели, когда создавали аккаунт.
   6. Для того, чтобы присоединиться к нашей команде, пройти сюда и нажать на кнопку Join.

Все, вы теперь с нами :-)

Как работать с кэшем заданий?

После регистрации

    * Зайти на собственную станицу: с главной страницы проекта выбрать Your account
    * Выбрать View or edit general preferences
    * Найти Connect to network about every (determines size of work cache; maximum 10 days) если там стоит 0.1 увеличить, т.к это число определяет размер кеша заданий. ( если задается дробное число, то писать с точкой, например 0.5, если указать 0,5 то задания могут не загружаться )

Страничка составлена ShiZ. Использованы материалы blackbird, SwZ, lusvladimir, RosMag, citerra, Kapten Trumm, Gercog, RM, Agafonov_KY, norlang, -=SR=-, Alexa