Распределённые вычисления для разгадки тайн микробов
Учёные из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) намерены раскрыть секреты миллионов морских микроорганизмов из вод, столь удалённых друг от друга, как залив Ботани в Сиднее и река Амазонка в Бразилии. Помочь им в этом должна международная команда волонтёров, предоставляющих свободные вычислительные мощности своих компьютеров для создания исследовательского "суперкомпьютера".
Проект, совместно возглавляемый доцентом UNSW Торстеном Томасом, ставит целью провести 20 квадриллионов (или двадцать тысяч миллионов миллионов) сравнений генов из множества крошечных форм жизни, невидимых невооружённым глазом.
"Микроорганизмы правят планетой. Без бактерий и других микробов жизнь на Земле очень быстро прекратится", — говорит доцент Томас из Школы биотехнологии и биомолекулярных наук и Центра морских биоинноваций UNSW. — "Но мы знаем о них очень мало. Учёные изучили менее 1% микробного разнообразия по всему земному шару. Ценные открытия ждут нас, если мы сможем узнать об оставшихся 99%".
Проект "Uncovering Genome Mysteries" размещён на платформе IBM World Community Grid. За последнее десятилетие более 670 000 человек добровольно предоставили свободные мощности своих компьютеров для этой сети, создав виртуальный суперкомпьютер, который круглосуточно выполняет научные исследования.
"Любой, у кого есть компьютер, смартфон или планшет, может присоединиться и помочь обеспечить нас вычислительной мощностью для проведения наших микробиологических исследований", — говорит доцент Томас, который возглавляет проект вместе с доктором Вимом Дегрейвом из Фонда Освальдо Круза в Бразилии.
При достаточном количестве волонтёров проект может быть завершён за несколько месяцев. Для сравнения: одному персональному компьютеру потребовалось бы 40 000 лет, чтобы выполнить 20 квадриллионов вычислений.
Микробы жизненно важны для поддержания жизни на Земле: они производят половину кислорода, которым мы дышим, поглощают углекислый газ и перерабатывают питательные вещества. Они контролируют множество процессов, связанных со здоровьем человека, производством продуктов питания и промышленностью, а также используются для разработки лекарств и очистки от загрязнений.
Микробы слишком похожи внешне и слишком многочисленны, чтобы учёные могли изучать их по отдельности. Поэтому они используют подход, называемый метагеномикой, при котором определяются генетические последовательности всех организмов в образце окружающей среды, а затем сравниваются со всеми известными генами.
"Чайная ложка воды может содержать миллионы микробов, и каждый организм может иметь тысячи генов. Изучая этот природный сундук с сокровищами, мы узнаем больше о роли, которую микробы играют в формировании здоровья нашей планеты, и о функциях миллионов микробных генов", — говорит доцент Томас. — "Эти ценные знания могут иметь широкий спектр применений: от помощи в разработке новых лекарств до использования новых источников возобновляемой энергии, очистки окружающей среды и создания экологически чистых промышленных процессов".