Rechenleistung für Corona-Forschung 1 Millionen Privatrechner simulieren Proteinfaltung

Als Reaktion auf die Corona-Pandemie verzeichnete das Folding@home-Projekt innerhalb von Wochen rund 1 Mio. neue Rechner.
Als Reaktion auf die Corona-Pandemie wurden innerhalb von Wochen rund 1 Mio. neue Rechner in das Folding@home-Projekt eingebunden.

Das Freiwilligen-Projekt Folding@home wird zu Forschungszwecken am COVID-19-Erreger genutzt und zählt mittlerweile mehr als 1 Mio. Rechner.

Vor dem Ausbruch der Corona-Pandemie stellten rund 30.000 Nutzer ihre Rechenleistung für das Projekt zur Verfügung. Bis zum 30. März hatten sich so viele neue Nutzer registriert, dass die Projektverantwortlichen das Erreichen von einem ExaFLOP Rechenleistung (1018 Gleitkommaoperationen pro Sekunde) vermelden konnten. Zwei Tage später folgte die Meldung von 1.029.546 registrierten PCs. Die Millionen-Marke wurde durchbrochen.

Im Projekt wird durch verteiltes Rechnen die lokale Rechenleistung von privaten Computern genutzt, um Proteinfaltungen und die Bewegung von Proteinen zu simulieren. Die nötige Rechenleistung für diese Simulationen wird klassisch zentral über große Rechenzentren bereitgestellt. Alternativ dazu werden beim verteilten Rechnen die rechenschweren Prozesse in Teilaufgaben untergliedert und an lokalen Rechnern ausgeführt. Dafür wird vom Benutzer auf seinem PC eine Software installiert, die Rechenleistung des PCs, die aktuell nicht benötigt wird, für diese Aufgaben zuweist.

Das Projekt Folding@home begann im September 2000. Die Software wurde unter der Leitung von Vijay Pande von der Stanford University entwickelt und wird seitdem fortlaufend aktualisiert.

Proteinfaltung simulieren

Die Simulation von Proteinfaltung ist für die medizinische Forschung von hohem Interesse. Proteine zählen zu den Grundbausteinen vieler Organismen und spielen für die Vermehrung von Bakterien und Viren und den Infektionsvorgang eine wichtige Rolle. Sie bestehen aus einer Kette von Aminosäuren. Diese Kette wird durch einen spontanen Faltungsprozess in eine neue, kompakte 3D-Struktur gebracht. Erst nach dieser Faltung führt das Protein seine eigentliche Funktion aus. Vom Verständnis des Faltungsprozesses erhoffen sich Medikamentenforscher eine zielgerichtete Entwicklung von Wirkstoffen, die die Funktion von bestimmten Proteinen unterdrücken – zum Beispiel von Proteinen des COVID-19-Erregers.

Forschung am Coronavirus

Genutzt wird die Rechenleistung aus dem Folding@home-Projekt von verschiedenen Forschungseinrichtungen weltweit. Die Forschungsgruppe des Professors für Biochemie und molekulare Biophysik Gregory Bowman an der Washington University School of Medicine in St. Louis untersucht aktuell das Spike-Protein des COVID-19-Erregers. Dieses Protein liegt an der Virus-Oberfäche und spielt beim Infektionsvorgang an menschlichen Zellen eine zentrale Rolle. Durch Simulationen des Faltungsprozesses sollen angreifbare Bereiche am Protein ausgemacht werden, an die z.B. Wirkstoffe binden und den Infektionsprozess stören können.

Das Folding@home-Projekt wird von Nvidia unterstützt. Mitte April rief das Unternehmen über Twitter die Gamer-Szene dazu auf, die traditionell über Rechner mit hoher Grafikleistung verfügt, ihre Rechenleistung für das Projekt zur Verfügung zu stellen. Der Aufruf wurde offenbar gehört.