p@h, DF: kleiner Rückblick auf CASP 6 (länglich)

Analyse und Vorhersage von Struktur und Faltungsweg (Folding@home, GPUGRID, Rosetta@home, ...)
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Alessandro Macri

p@h, DF: kleiner Rückblick auf CASP 6 (länglich)

#1 Ungelesener Beitrag von Alessandro Macri » 31.12.2004 01:21

(Bißchen spät, aber die Arbeit wird leider nicht weniger. Der Text ist leider länger als geplant geworden und wahrscheinlich nur für die durchzuhalten, die sich für den Hintergrund der beiden Projekte näher interessieren).

Kurz vorweg: am 4.-8. Dez. fand in Gaeta (Italien) das CASP Meeting statt, dort werden die besten Teilnehmer und wichtigsten Ergebnisse vorgestellt. Ich habe die Gelegenheit genutzt, ausführlich mit Michela Taufer und Chahm An vom p@h-Team zu reden, auch Howard Feldman vom DF-Projekt war anwesend, mit ihm habe ich aber nur ein paar wenige Worte wechseln können.

Wie läuft die CASP für die Teilnehmer ab?

Eigentlich simpel: man bekommt eine Buchstabensequenz geschickt (das TARGET), welche die Zusammensetzung eines Proteins beschreibt, und versucht daraus die dreidimensionale Struktur vorherzusagen. Es gibt zwei Gruppen von Teilnehmern, die vollautomatischen Server mit 48 Std. Bedenkzeit und die "Human Predictors" mit 4 Wochen Bedenkzeit. p@h und DF nahmen beide in letzterer Gruppe teil, da mit DC die Antwortzeit von 48 Std. kaum zuverlässig einzuhalten ist.

Wie haben die beiden DC-Projekte abgeschnitten?

Leider mäßig. Für DF war diese CASP ein Desaster. Sie konnten nur ca. 10% der Targets abliefern, fast alle Vorhersagen waren ein Schlag ins Wasser. p@h schlug sich deutlich besser, landete im Mittelfeld, aber bei keinem einzigen Target (IIRC) ganz weit vorne.

Warum ging es trotz der massiven Rechenpower so aus?

Bei DF scheint der Grund auf der Hand zu liegen: es lief wohl technisch und organisatorisch fast alles schief. Auch die zwei anderen CASP-Beiträge der Gruppe von Chris Hogue (zu der DF gehört) schnitten lausig ab. Das war mit der Grund, warum ich Howard Feldman nicht direkt drauf ansprechen wollte.
p@h lief eigentlich weitgehend reibungslos, am Ende standen ca. 12-14.000 Einzelnutzer mit 3,3 Mio. Rechenstunden zu Buche (wobei jede aber Rechnung dreimal durchgeführt wurde) und der Großteil der Targets konnte bearbeitet werden. Technisch also einwandfrei, wofür BOINC natürlich das Fundament war. Leider war die Methode, die p@h verwendet allerdings schon etwas aus der Mode gekommen. Die wesentlichen Teile (MFold und Charmm) sind eher eine Opel Kadett als ein Jaguar, damit schlicht nicht mehr rauszuholen. (Das ist allerdings keine Schande, unser eigener Server verwendete ebenfalls an einer Stelle eine alte, eher schlechte Software, worauf wir prompt die Rechnung präsentiert bekamen und nicht weit von p@h entfernt landeten, wie es auch vielen anderen Teilnehmern geschah.)
Eines der größeren technischen Probleme mit denen sich das p@h-team konfrontiert sah, war der Unterschied von Intel- und AMD-basierten Plattformen. Man sollte meinen, daß das gleiche Programm mit dem gleichen Input auch das gleiche Ergebnis auf beiden Prozessoren liefert, die Realität sah jedoch anders aus: die Ergebnisse unterschieden sich z.T. geradezu frappierend. p@h hatte leider kein Konzept, wie man damit fertig werden könnte und nahm dann beide Ergebnisse mit. D.h. hier sorgte schon die Hardware für eine zufällige Streuung der Ergebnisse.

Heißt das, wir haben umsonst gerechnet?

Nein. Bei DF kann man nämlich schlicht keine Aussage darüber treffen, was es unter normalen Umständen leisten könnte. p@h war primär schon nicht als "Gewinner" geplant, sondern als DC-Projekt mit einer Bioinformatik-Anwendung. Wenn p@h mit einer leistungsfähigeren Methode "gefüllt" würde, wäre das Potential sicher enorm. Während ich noch mit Michela sprach, kam z.B. David Baker (einer der wichtigsten Leute in der Strukturvorhersage) vorbei und meinte, p@h sollte seine eigene Methode (Rosetta/Robetta) aufnehmen, die tatsächlich SEHR viel Rechenzeit benötigt. Sollte dies wirklich passieren, wäre p@h sicher ein Mitbewerber für die vordersten Plätze.
Darüber habe ich ein wenig mit Chahm An diskutiert, der sich etwas unsicher war. Mit BOINC hat er nur am Rande zu tun; angenommen er ersetzt die Methode von p@h auch noch, dann ist es irgendwie nicht mehr sein Projekt. Abgesehen davon wird David Baker sicher selbst die notwendige Rechenzeit für seine Methode auftreiben, d.h. der Neuerungsfaktor von p@h wäre gleich Null. So wirds also vermutlich nicht gehen.

Wie geht es weiter?

DF: keine Ahnung :-? Hängt davon ab, ob was die Gruppe macht.
p@h: Michela Taufer hat (wie bereits bekannt ist) die Gruppe verlassen, um eine andere Stelle anzunehmen. Für sie stand der DC-Aspekt im Vordergrund, ihre weitere Arbeit wird sich vermutlich auch darauf konzentrieren. Ihren Job hat David Braun übernommen, der das Ganze schon wieder zum Laufen bringt / gebracht hat. Chahm An wird sich den Kopf über eine neue Methode zerbrechen müssen, oder über eine andere Stoßrichtung des Projekts, weg von der direkten Strukturvorhersage.

Werden die DC-Projekte dann bei der nächsten CASP endlich richtig rocken?

Vermutlich nein (die Diskussion habe ich schon früher einmal an anderer Stelle geführt :biggrin: ). Zum einen ist noch nicht klar, ob es eine CASP 7 geben wird, da der Wettbewerb ein wenig an einem toten Punkt angekommen ist. Zum anderen stehen im Mittelpunkt der CASP nunmal die Methoden und DC ist keine Methode, sondern nur eine Lösung für ein Rechenzeitproblem. Im Moment ist noch kein Durchbruch in der Strukturvorhersage in Sicht, aber es scheint sicher, daß er nicht mit Rechengewalt zu erreichen ist, ja sogar unsicher, ob er überhaupt erreicht werden kann (einige Vorträge auf dem Meeting haben sich damit befaßt und waren nicht sehr optimistisch).
In der allgemeinen Strukturanalyse oder der Chemoinformatik läßt sich DC jedoch sicher gewinnbringender einsetzen. Es würde mich nicht wundern, wenn noch mehr Gruppen in den nächsten Monaten/Jahren dorthin ziehen.

Das war's soweit. Vielleicht noch zwei weitere Highlights: das kleine Städtchen Gaeta habe ich zusammen mit dem p@h-Team und zwei anderen Teilnehmern "erforscht", es waren mit die lustigsten Stunden auf dieser Konferenz. Ein Aspekt der Mut macht (oder deprimiert :devilmad: ): die weitaus besten Vorhersagen der CASP kamen von einer "Human Predictor"-Gruppe, die diesmal wirklich primär aus Menschen bestand. Die Gruppe von Krzysztof Ginalski hängte nicht nur alle anderen menschlichen Gruppen nach einhelliger Meinung ab, die Qualität ihrer Ergebnisse tritt - salopp gesagt - jede Computer-Gruppe durch die Türe in den Dreck. Wenn man Ginalski bei 100% ansetzt, dann haben die besten anderen Menschen ca. 70-75%, die besten Computer 50-60%. Offenbar gibt es also doch noch Hoffnung, nur weiß keiner, wie man die in Rechner reinprogrammiert :-)

ciao

klausfrog
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#2 Ungelesener Beitrag von klausfrog » 31.12.2004 01:51

Muchas Gracias Allesandro and if you see Michela give her some hugs please. She has done a very Good work and also you Do.
Vielen Dank für die für die Informationen, die sehr wertvoll sind.
Lass Dich nicht Unterkriegen von der Arbeit, theres sometimes to much, but not allways :wink:

nachtfalter

#3 Ungelesener Beitrag von nachtfalter » 31.12.2004 11:18

Herzlichen Dank für diese lebendige Schilderung zum Stand der Dinge...

...glücklicherweise gibt es noch Hoffnung, dass die Rechenarbeit doch zu etwas nützt. Aber auch hier gilt nunmal: Wissenschaft ist ein langwieriger Prozess, der mit den Ergebnissen und den beteiligten Menschen wächst.

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Michael H.W. Weber
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#4 Ungelesener Beitrag von Michael H.W. Weber » 03.01.2005 17:53

Vielen Dank für die tolle Zusammenfassung. :D

Michael.
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