Bu iMac'ler Kanseri Tedavi Edebilir mi? [Özel]

Kentucky'nin sessiz eteklerinde, devasa bir süper bilgisayar verileri karıştırıyor. Kanserle savaşmak için yeni ilaçlar arıyor.

DataseamGrid her hafta 300 adam-yıllık hesaplamaları işler. Evet, bu 300 yıllık hesaplamalar her hafta. İlaç keşfi genellikle 10 ila 15 yıl sürer, ancak DataseamGrid bu işi normal sürenin çok altında bir sürede tamamlar. Ülkedeki potansiyel yeni kanser ilaçlarının en büyük boru hatlarından biridir. Buradaki araştırmacılar, süper bilgisayar tarafından keşfedilen ve başarılı olursa tamamen yeni bir kanser ilacı sınıfına yol açabilecek yeni bir ilaç üzerinde bu yıl insan denemelerine başlamak üzereler.

DataseamGrid, gezegendeki türünün en büyük ızgarasıdır - bir canavar makinesi Bu kadar büyük, iddialı ve başarılı bir proje için dikkate değer bir ulusal basın şu ana kadar yok.

Ancak en büyük yenilik, mimarisi olabilir. Grid'in işlem gücü, Kentucky'ye yayılmış okul sınıflarında oturan 14.000 sıradan iMac'ten geliyor. DataseamGrid, Bluegrass Eyaletindeki yoksul devlet okullarındaki sınıf bilgisayarlarından birbirine bağlanmış, yoksul bir adamın süper bilgisayarıdır.

Kentucky'nin okul bölgelerinin üçte birindeki çocuklar her gün Dataseam bilgisayarları kullanıyor. Çok az kişi, kesirleri anlamalarına yardımcı olan makinenin arka planda son teknoloji bir ilaç keşif programı yürüttüğünü biliyor.

Dataseam'in kurucu ortağı ve yönetici direktörü Brian Gupton, "Bu üst düzey araştırmanın ülkenin en fakir bölgelerinden birinde yapılması mantıksız" dedi.

DataseamGrid, ET-avcılığından bu yana uzun bir yol kat eden yeni bir şebeke hesaplama projeleri dalgasının bir parçasıdır. SETI@Ana Sayfa 1990'larda manşetlere taşındı. İsviçre'deki CERN, her yıl üretilen 15 petabaytlık veriyi işleyen 100.000 işlemcili bir şebekeye sahiptir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Bu ızgara, 2012'de Higgs bozonu “Tanrı parçacığının” keşfine katkıda bulundu. Avrupa'nın diğer bölgelerinde, süper bilgisayarlar, Avrupa Şebeke Altyapısı ve Fransa'nın Wisdom şebekesi kuş gribi, sıtma ve AIDS virüsüyle savaşmak için ilaçlar aradı.

ABD'de, FightAIDS @Ev projesi daha iyi anti-HIV ilaçları arayışında binlerce bilgisayarı birbirine bağlarken, Einstein@Ev projesi yerçekimi dalgalarının kanıtını arıyor. Einstein@Home, 221 ülkede 300.000'den fazla gönüllüyü çeken en popüler dağıtılmış bilgi işlem projelerinden biridir. Şubat 2014'te ağ yaklaşık 1.100 TFLOPS dünyanın ilk 30'una yerleştiren hesaplama gücü TOP500 süper bilgisayarlar.

Ancak DataseamGrid, SETI@Home gibi önceki grid hesaplama projelerinden önemli ölçüde farklıdır. radyo sinyallerinde uzaylı zekası belirtileri aramak için yedek CPU döngülerini kullanan ekran koruyucu. uzay. SETI@Home, binlerce gönüllü tarafından indirilen bir ekran koruyucuya sayı-çatışma görevlerini bir araya getirdi - ancak düğümler birbiriyle bağlantılı değildi. Hesaplamalar tamamlandığında, her düğüm sonuçları tablolaştıran merkezi sunuculara yükledi. Görev dağıtıldı - süper bilgisayarın kendisi değil.

Kentucky'deki DataseamGrid, her düğüme işlem birimlerinden biri gibi davranan daha çok geniş, sanal bir makine gibidir. Düğümler arasında çalışmayı koordine eden sanal bir süper bilgisayardır ve ortaya büyük, sanal bir makine çıkar.

Gupton, "Grid hesaplama hiçbir zaman saygı görmedi" diyor. “Mandelbrot setleri yapmak için bir yenilik, güzel bir yol olarak görülüyordu. Bunu bir hesaplama yöntemi olarak meşrulaştırıyoruz.”

Gupton belirgin bir şekilde mavi yakalı idealist ve girişimcidir. Bir kömür madencisinin oğlu olarak, son teknoloji kanser araştırmaları yapmaktansa bilgisayarları sınıflara sokmakla daha çok ilgileniyor gibi görünüyor - her ikisini de yapmayı başarıyor.

2001'de Gupton, Louisville Üniversitesi'nde kanser araştırmacısı olan Dr. John Trent ve diğer iki yerel girişimciyle birlikte çalıştı: Dean Hughes ve şu anda Dataseam'in COO'su olan Henry Hunt. Ucuza bir süper bilgisayar inşa etmeye başladılar.

Virginia Tech'inki gibi hazır donanımdan yapılan süper bilgisayarlar gibi özel şebekeler de maliyetlidir. Büyük mac, hangi 2012 yılında hizmet dışı bırakıldı. DataseamGrid, büyük ölçüde devletin ekonomik kalkınmasını kullanarak inşa edilmiş benzersiz bir kamu/özel ortaklığıdır. Kentucky'nin ekonomik profilini çeşitlendirmek ve eyaletin azalan kömürünü dengelemek için kurulan fonlar sanayi.

Kentucky, Amerika'nın en fakir eyaletlerinden biridir. Doğu kesimi, uzun süredir zorluklarla ilişkilendirilen Appalachian dağlarını kapsıyor. İşsizlik mantar gibi çoğaldıkça, daha fazla teşvik parası kullanılabilir hale geliyor. Dataseam, fonları okullar için yeni bilgisayarlar satın almak için kullanıyor ve karşılığında onlar da şebekeye katılıyor. Bilgisayarlar iki amaca hizmet ediyor: ülkenin en yoksul okul bölgelerinden bazılarına yeni bilgisayarlar sağlıyorlar ve kanser araştırmacılarına kanser ilaçları aramak için güçlü bir süper bilgisayar sağlıyorlar.

Gupton, "Bir bilgi işlem altyapısı inşa ediyoruz" diyor ve "Johnny bunu okul çalışmaları için kullanabilir."

Başlangıçta, Mac OS X'te 10.4 ila 10.7z arasında pişirilen dağıtılmış bilgi işlem için bir yazılım paketi olan Apple'ın Xgrid'i ile oluşturulmuştur. Birkaç ince ayar ve bazı özel yazılımlarla Xgrid, sistemin kurulumunu çok basit hale getirdi: Eklemek kolaydı yeni düğümler - bir makine, bir sınıf, bütün bir okul - ve tüm bölgeler giderse sistem zorlukla hıçkırdı çevrimdışı.

Xgrid'i etkinleştirmek, OS X'te tek tuşla yapılan bir tıklamaydı. Sistem, ağdaki mevcut tüm makineleri otomatik olarak algıladı. Bir bilgisayar ağı zaten mevcutsa, bir küme oluşturmak temelde ücretsizdi - her şey zaten OS X'te mevcuttu veya Apple'dan indirilebilirdi. Harvard ve Stanford Üniversiteleri, her biri genom dizilimi arama ve X-ışını kristalografisi; ancak Dataseam açık ara en büyüğüdür.

Apple, Xgrid'i Snow Leopard'dan (OS X 10.8) kaldırarak Dataseam'i kendi özel ızgara yazılımını yazmaya zorladı.

Izgara

Dataseam Grid bir canavar makinesidir. Kentucky'ye yayılmış 54 okul bölgesindeki 14.000 masaüstü bilgisayardan yapılmıştır (haritaya bakın). Proje yaklaşık 100.000 çocuğu ve 8.000'e kadar öğretmeni etkiliyor. iMac'lerde 1,83 GHz veya daha iyi hızda çalışan çift çekirdekli işlemciler bulunur. Izgara işlemeyi arka planda çalıştıracak kadar güçlüler. Bazı okullarda şebekede yüzlerce makine bulunur; diğerlerinde onlarca var. Bilgisayarların çoğu nispeten yenidir.

Gupton, nükleer test süper bilgisayarlarına atıfta bulunarak, "Teorik olarak, Los Alamos kadar beygir gücüne sahip bazı okul bölgelerimiz var" diyor. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı.

Dataseam Grid, okul bölgelerinin gigabit fiber omurgası üzerinden birbirine bağlanır. Son birkaç yılda, Kentucky eyaleti okullarının çoğunu çok hızlı, yüksek bant genişliğine sahip bir altyapı ile birbirine bağladı. Bunun nedeni büyük ölçüde federal eRate finansmanı FCC'den, ücretsiz veya indirimli öğle yemeği programlarındaki öğrenci sayısına göre sübvansiyonlar veren omurga iletişim projeleri için. Birçok Kentucky okulunda yüzde 80 ila 90'a kadar kayıt vardır.

Izgara son derece esnektir. Dataseam, bir sınıf veya tüm bir okul bölgesi ekleyerek makine eklemeye ve yükseltmeye devam edebilir.

Gupton, “Bunu yapmanın çok uygun maliyetli bir yolu” diyor.

Dataseam ızgarası asla durmaz. Gupton, "Çocuklar kutulardayken bile 7/24 çalışıyoruz" diyor. Bilgi işlem görevleri işlemci açısından yoğun olabilir, ancak Gupton ve Trent'in bilgisayarları aşırı yüklemediklerinden emin olmaları gerekir.

Trent, "Çalıştığımız her şey müşterinin performansını etkileyemez" diyor. "Okul bölgelerinin eğitim bilgisayarlarının üçte birini yavaşlatamayız."

Gupton, gelecekte Dataseam gibi kamu/özel şebekelerin, büyük araştırma programları için isteğe bağlı numaralandırma sunan yardımcı programlar olarak hizmet edeceğini söylüyor. Bu bir bulut bilişim biçimidir. Amazon'un devasa veri merkezlerinin yedek kapasitesini kiraya vermesi gibi, şirketler ve okullar ağlarında kullanılmayan CPU döngülerinden faydalanabilecekler.

Trent, "Brian ve ben araştırmaya başladığımızda beş işlemcimiz vardı" diyor. "İnanılmaz büyüdü. İlk yıl yaptığımız her şeyi şimdi bir gecede yapabiliyoruz.”

Ancak Apple'ın Xgrid'i durdurmasıyla birlikte, Mac tabanlı süper bilgisayarlar ve kümeler nadir hale geliyor. Virginia Tech süper bilgisayarı hizmet dışı bırakıldı ve en son Mac'lerden herhangi bir söz bulamadım Dünyanın en hızlı makinelerinin Top500 listesi. Profesör Jack Dongarra, listeyi tutan, hiç olmadığını söylüyor. "Top500'de herhangi bir Mac kümesi olduğunu düşünmüyorum" dedi.

Araştırma

Trent ve meslektaşları, kanserin büyümesini bozacak veya önleyecek kimyasallar arıyorlar. Kazanan modelleme tekniklerine dayanarak 2013 Nobel Kimya Ödülü, bir kanser proteininin 3 boyutlu modelini alan ve onu bir kimyasalın moleküler modeliyle eşleştiren bir simülatör geliştirdiler. Izgara, 3B modelleri bir 3B yapboz gibi birbirine uydurmaya çalışarak hareket ettirir. Bir eşleşme, potansiyel bir kanser önleyici ilacı temsil eder. Kimyasal, proteine ​​güçlü bir şekilde bağlanırsa, kanser hücresindeki büyümesini durdurabilir. 20 milyon kimyasaldan oluşan bir kütüphaneyle çalışıyorlar.

Trent ve ekibi, ülke çapında ve uluslararası alanda 14 diğer kanser araştırma grubuyla birlikte çalışıyor. Bir hedefin modellemeye uygun olduğuna karar verirlerse - ve hepsi değildir - ve kimyasal kütüphaneyle eşleştirilmek üzere ızgaraya gider. Izgara, bir hafta sonu 7 milyon bileşikten geçebilir. Çalışma başına yaklaşık 1,6 TB veri üretir. Sonuçlar birkaç gün sonra iade edilir. Izgara umut verici eşleşmeler verirse, Trent'in ekibi kimyasalları laboratuvarda fiziksel olarak test eder. Kanser proteinleri ve kimyasallar, bağlanıp bağlanmadıklarını görmek için laboratuvarda karıştırılır - buna fonksiyonel tahlil denir. Bunu yaparlarsa, şimdi potansiyel bir kanser önleyici ilaç olan kimyasal, insan kanserini tedavi etmek için uygunluğunu test etmek için uzun bir dizi denemeye girebilir.

Trent, "İlaç keşfi işi birkaç gün sürüyor" diyor. "Klinik testler yıllar alıyor."

Dataseam, ilaç keşif sürecini büyüklük sıralarına göre hızlandırır. On yıl önce, bu çalışma, Petri kaplarını kullanan lisansüstü öğrencilerden oluşan ekipler tarafından gerçekleştirilebilirdi. Bağlanma olup olmadığını görmek için bileşikten sonra bileşiği karıştırırlardı. Şimdi, aynı testler simüle edilebilir ve bağlamalar sanal olarak test edilebilir. Tüm araştırma, Trent'in ofisindeki tek bir iMac tarafından kontrol ediliyor.

ABD'de benzer yüksek verimli taramalar yapan sadece iki veya üç başka kanser araştırma merkezi var. aralarında Georgetown, Michigan Üniversitesi ve San'daki California Üniversitesi'nin de bulunduğu süper bilgisayarlar kullanarak Francisco.

DataseamGrid şimdiye kadar 250'den fazla farklı kanser hedefini inceledi ve klinik olarak doğrulanmış 30 kimyasal buldu. Şebeke tarafından keşfedilen potansiyel ilaçlardan biri, insan denemelerine girmek üzere. Katı tümörleri tedavi etmek içindir; yani, lösemi dışındaki çoğu kanser. Trent, eğer başarılı olursa, bileşiğin yeni bir kanser önleyici ilaç sınıfını temsil edebileceğini söylüyor. İronik olarak, araştırma programının en umut verici kanser karşıtı bileşiklerinden bazıları, devletin en büyük nakit mahsullerinden biri olan tütün bitkisinden elde ediliyor.

Ancak, klinik test süreci zor kısımdır. Üniversitenin kanser merkezinde daha önce keşfedilen iki potansiyel ilaç, geçen yıla kadar Faz II testindeydi. Testleri yürüten şirket mali sıkıntıya girdi ve denemeler beklemeye alındı. Trent, ilaçlardan birinin bu yıl içinde testlere tekrar girmesini umduğunu söyledi. Diğeri klinik belirsizlik içinde. "Bu uyuşturucu işi," diye kabul ediyor.

Trent, şebeke bilgisayarlarının, ekonomi nedeniyle ilaçların dikkatini çekmeyen daha nadir kanserler için ilaç keşfinde devrim yaratabileceğini umuyor. Özellikle çocukluk çağı kanserleriyle ilgileniyor. “Çocuklar için araştırma yapmak için para yok” diyor. "Kanser yaşlıların hastalığıdır."

Ayar

Kentucky, son teknoloji tıbbi araştırma programı yürütmek için pek olası bir yer değil. Burbonu, kızartması ve tütünüyle tanınan burada kanser oranları ülke ortalamasının %220 üzerinde. Ülkeyi akciğer ve kolorektal kanserlerin yanı sıra kalp hastalıklarıyla da yönetiyor.

Gupton, "Burada çok fazla sigara ve kötü beslenme alışkanlığı var" diyor.

Kentucky çok fakir. Medyan devlet geliri aile başına 42.000$'dır, ancak işsizliğin %20'ye yükseldiği ve nüfusun yaklaşık %40'ının ulusal yoksulluk sınırının altında yaşadığı en yoksul ilçelerde 10.000$'a kadar düşebilir. Gupton, gelir düzeyine karşı bir eğitim kazanımı haritasına bakarsanız, “Kentucky'nin büyük bir bölümü New Mexico'daki Hint rezervasyonlarına benziyor” diyor.

Gupton, Dataseam Grid'den ilk bahsedildiğinde memleketindeki okul yönetim kurulu üyesinin tepkisini hatırlıyor. "O bir çiftçi. Kanser tarafından yemiş. Sırf inat olsun diye yaşıyordu. Tulum. Çamurlu botlar. 'Bilgisayarlar hakkında hiçbir şey bilmiyorum ama kanserle savaşmaya yardımcı olacaksa, bu gece koymamıza yardımcı olacağız' dedi.

Gupton şöyle devam ediyor: "Sağlıksız ve eğitimsizmişiz gibi görünmekten nefret ediyorum ama zorluklarımız var." Kentucky'de istihdam geleneksel olarak kömür madenciliği olmuştur. Ancak endüstri küçüldükçe, işler ortadan kalktı ve yenileri gerçekleşmedi. Eğitim eksikliği sorunu daha da büyütüyor. “Ama aynı zamanda fırsatlarımız da var” diye ekliyor.

Dataseam'in baş işletme görevlisi Henry Hunt, “İşgücünü eğitin, şirketler gelecektir” diyor. "Bu çocukların geleceği madencilikten önce, belki. Şimdi çocukları burslu olarak üniversiteye gönderiyoruz.”

Dataseam ekibini harekete geçiren şey eğitimdir. Bu, Gupton'ın en tutkulu olduğu programın bir parçası. Anti-kanser ilaçları bulmak harika ama onu asıl motive eden şey çocuklara eğitim vermek.

Okulların bazıları çalışıyordu Mac'ler LC dönemi. Artık çocuklar podcast'ler, haber bültenleri ve dijital videolar üretiyor. Basketbol maçlarını yayınlıyorlar, denizaşırı ülkelerdeki diğer çocuklar ve birliklerle iletişim kuruyorlar ve bunları okul ödevleri için kullanıyorlar.

Dataseam yılda yaklaşık 20 ücretli burs veriyor ve öğrencileri iki yerel üniversiteye gönderiyor - Louisville Üniversitesi ve Morehead Eyalet Üniversitesi. Ayrıca yaklaşık 6.000 öğretmen için eğitim ve kariyer gelişimi sağlamıştır.

Ayrıca Apple profesyonel sertifikalarına sahip 112'den fazla okul BT teknisyenini eğitmiştir. Kentucky'yi kişi başına düşen Apple sertifikalı teknisyenlerin ABD'deki en yüksek konsantrasyonu haline getirmek temel.

Gupton, “Zihinleri büyütüyoruz” diyor. "Güçlü bir sırta sahip olmakla ilgili değil. Düşünüp düşünemeyeceğinle ilgili.”

Devam ediyor: “Yaratmaya çalıştığımız işler, devlette yeni bir ekonomi ve sürdürülebilir zenginlik yaratan işler. Ekonomik kalkınmaya yön veriyoruz. İnsan altyapısı ve sermaye inşa ediyoruz.”

Gupton, Martin County'den Lyndon B. Johnson, 1964'te yoksullukla savaş ilan etti. Okul sisteminde hademe olarak saatte 14 dolardan az kazanarak başladı. Dataseam tarafından desteklenen bir program olan sertifikalı bir Apple sistem mühendisi olmak için eğitim aldı. Şimdi yerel bir okul bölgesinde sertifikalı teknoloji uzmanı olarak çalışıyor ve yılda 50-60.000 dolar kazanıyor. Gupton, "Bu adam programın başarılarından biri" diyor. “Eğitimin neyle ilgili olduğunu gösteriyor. Hayatı ve ailesi üzerinde muazzam bir etkisi oldu. ”

Gupton, "Eskiden kömür damarlarıyla ilgiliydi" diyor. "Şimdi veri dikişleri var."