Universität "spendet" Computer für die Corona-Forschung

Statt Statistik- oder Mathe-Software läuft auf mehr als 160 Computern der Universität Augsburg nun ein Programm, dass nicht genutzte Rechenleistung einem Forschungsprojekt zur Verfügung stellt.

Die Computerräume der Augsburger Universität bleiben aufgrund der Corona-Krise leer / Die ungenutzte Rechenleistung stellen die Mitarbeiter nun einem Forschungsprojekt zur Verfügung

Die Gebäude der meisten Universitäten in Deutschland sind momentan weitgehend leer, Studierende werden online unterrichtet. Im Gegenzug bleiben an den Hochschulen viele Computer ungenutzt. Die Universität Augsburg hat nun damit begonnen, diese brach liegende Prozessorleistung zu spenden. Wissenschaftler rund um den Globus können die Rechenpower für Forschungsprojekte zum Coronavirus einspannen.

Die Universität stellt ihre Rechner dem Projekt "Folding at home" zur Verfügung, das schon länger durch gespendete Rechenleistung das "Folding", also die Faltungen von Eiweißmolekülen, zu medizinischen Zwecken erforscht. Diese Forschung soll nun auch bei der Bekämpfung des Coronavirus helfen.

Analyse von Eiweißmolekülen könnte Schwachstellen des Virus liefern

Proteinmoleküle sind aus verschiedenen Aminosäuren aufgebaut, die sich unterschiedlich anordnen können. Diese Kette von Aminosäuren faltet sich dann in dreidimensionale Strukturen, die die jeweilige Funktion des Moleküls sicherstellen. Wie das "Folding at home"-Projekt erklärt, nutzen auch Viren Proteine, um das Immunsystem infizierter Lebewesen zu unterdrücken und sich zu vermehren. Könne man diese Proteine des Coronavirus verstehen, so könne man womöglich Therapien entwickeln, um die Funktion der Proteine im Virus zu stoppen.

Das Problem daran: Die Proteinmoleküle sind nicht statisch, sondern haben auch zahlreiche bewegliche Atome. Herkömmliche Forschungsmethoden bilden nur eine Standard-Struktur der Proteinmoleküle ab. Denn um den Bewegungsablauf eines Proteinmoleküls komplett zu analysieren, braucht es eine enorme Rechenleistung. Prinzipiell gibt es astronomisch viele Möglichkeiten, wie sich die Aminosäuren anordnen können. Im Computer lässt sich durchspielen, welche davon wahrscheinlich sind und welche nicht. Das "Folding at home"-Projekt nutzt deshalb "gespendete" Rechenleistung von Privatpersonen aus der ganzen Welt, um die Faltung der Eiweißmoleküle zu analysieren und dann zu simulieren.

Für Medikamente könnten sich dadurch Angriffsstellen in den Proteinen von Viren ergeben, die in der Standard-Struktur nicht sichtbar sind. Die Forschung soll allerdings auch bei der Bekämpfung von anderen Krankheiten helfen. Denn wenn sich menschliche Eiweißmoleküle falsch falten, kann dies zu schwerwiegenden Problemen führen. Das Projekt forscht deshalb zum Beispiel auch zur Bekämpfung von Alzheimer, Chorea Huntington und verschiedenen Krebsarten, von denen angenommen wird, dass sie durch falsch gefaltete Proteine ausgelöst werden.

160 Augsburger Computer helfen beim "Folding"

Aktuell konzentriert das Projekt, das von einem Team der Washington University in St. Louis geleitet und vom "Memorial Sloan Kettering Cancer Center" und der Temple University unterstützt wird, allerdings einen Großteil seiner globalen Rechenleistung auf die Erforschung des Coronavirus.

Auch die Universität Augsburg stellt der Initiative inzwischen Rechnerleistung zur Verfügung, und ist stolz auf ihren Beitrag: „Wir zählen momentan, gemessen am laufenden 24-Stunden Durchschnitt, weltweit zu den 150 größten Spendern“, erzählt Dr. Alexander Krammer, EDV-Beauftragter der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät. Dass die Universität soviel Prozessor-Kapazität spenden kann, hat einen Grund: Seit bundesweit Seminare und Vorlesungen weitgehend im Internet erfolgen, sind die Studierenden nicht mehr vor Ort an den Hochschulen. Das betrifft auch die Computerräume, in denen normalerweise Software-Schulungen durchgeführt werden. erklärt Krammer. „Wir haben uns überlegt, wie sich diese Rechenleistung nutzbringend verwenden lässt", so Kramer. "Das "Folding at home"-Projekt erschien uns dazu ausgezeichnet geeignet.“

Statt SAP, Statistik- oder Mathematik-Software oder Office-Anwendungen läuft daher inzwischen auf mehr als 160 handelsüblichen Computern ein kleines Programm, die "Folding at Home"-Software. Sie meldet an einen Server in den USA, wieviel Prozessor-Kapazität der jeweilige Rechner im Moment frei hat und zur Verfügung stellen kann. Der Computer bekommt dann vom Server eine Aufgabe zugewiesen, zum Beispiel die Berechnung eines kleinen Zwischenschritts bei der dreidimensionalen Faltung eines Proteins. Im Verbund lassen sich so Aufgaben bearbeiten, die selbst Hochleistungs-Rechenzentren vor Probleme stellen würden.

"Als Nicht-Mediziner einen kleinen Beitrag leisten"

„Auf den Rechnern der Universität laufen momentan derartige Simulationen zu verschiedenen Erkrankungen, darunter auch zu Covid-19“, erläutert Dr. Diether Maack. Der EDV-Betreuer arbeitet an der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät, in der das Projekt initiiert wurde. „Die Sicherheitsanforderungen der Universität und die Tatsache, dass wir Kapazitäten von vielen verschiedenen Rechnern zur Verfügung stellen, bedeuten zunächst einmal einen gewissen Aufwand“, erklärt Maack. „Dabei hilft uns unsere Expertise, Software gleichzeitig an zahlreiche Computer verteilen zu können.“

Inzwischen haben sich weitere Institute der Universität Augsburg der Initiative angeschlossen, darunter etwa die Physik mit ihren Hochleistungs-Rechnern. Maack freut sich über diese Möglichkeit, sich für die Forschung einzusetzen. „So können auch wir als Nicht-Mediziner einen kleinen Beitrag im Kampf gegen das Coronavirus leisten", sagt er.

Auch als Privatperson kann man seinen Computer dem Forschungsteam zur Verfügung stellen. Allerdings spendet man dadurch nicht nur die Zeit am Computer, sondern im übertragenen Sinne auch Geld. Je nach Strompreis kostet es laut Berechnungen des "Folding at home"-Teams zum Beispiel rund elf Euro pro Monat, seinen Computer acht Stunden am Tag für das "Folding" zur Verfügung zu stellen. Alle Informationen zum Projekt finden sich, allerdings ausschließlich auf Englisch, online unter foldingathome.org. (lat)

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