Condividere il computer di casa con i ricercatori. Storie silenziose di scienza partecipativa

IL BELLO DELL’ITALIA

testo di Daniele Paganelli* per Giannella Channel

Un’altra classifica di cui dovremmo andare orgogliosi: è quella del numero di volontari Italiani che partecipano alla rete BOINC, dimostrando una sensibilità verso la ricerca ben superiore rispetto alla politica o all’informazione generalista. Contribuiamo in più di 62 mila

scienza-partecipativa-boinc

Il Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) è un sistema non-commerciale per il calcolo distribuito volontario.
È stato sviluppato originariamente per sostenere il progetto SETI@home, prima di diventare utile come base per altre applicazioni distribuite in svariate aree scientifiche come la matematica, la medicina, la chimica la biologia molecolare, l’astrofisica e la climatologia. Lo scopo di BOINC è quello di rendere disponibile ai ricercatori l’enorme potenza di calcolo dei personal computer sparsi per il mondo.

Molti di noi possiedono a casa, nello zaino o in tasca dei portentosi strumenti di ricerca, preziosissimi per il progresso scientifico. Sono i computer: fissi, portatili o mobili, come i cellulari di ultima generazione. Da una decina di anni a questa parte esiste uno speciale programma, gratuito e di facile installazione, che consente di collegare tra loro i computer di milioni di volontari e creare un gigantesco super-computer al servizio dei ricercatori.
Grazie al software BOINC [1], sviluppato all’università di Berkeley, ciascuno di noi può condividere la potenza di calcolo dei propri dispositivi con la comunità scientifica internazionale. Non occorrono conoscenze specifiche, né computer particolarmente veloci: ogni secondo di calcolo è fondamentale, alla luce del continuo incremento di problemi che possono essere affrontati e risolti per via computazionale.

I primi temi di ricerca esplorati tramite il calcolo distribuito furono affascinanti questioni matematiche, fisiche e astrofisiche (tutt’ora aree estremamente vivaci). Con l’evolversi degli strumenti teorici a disposizione di fisici, chimici, biologi e climatologi, oggi il raggio d’azione di questo tipo di ricerca si è esteso a pressanti problemi sanitari e ambientali. Basta scaricare l’applicazione BOINC per prendere parte alle grandi sfide dell’umanità: l’identificazione di nuovi farmaci, lo sviluppo di materiali per le energie rinnovabili e lo studio dei fenomeni climatici.

Facendo seguito all’interessante articolo di Francesco Sylos Labini“Ricerca italiana tra le più citate. Ma fanno notizia soltanto le classifiche negative” [2] (link), vorrei citare ora un’altra classifica di cui dovremmo andare orgogliosi. È quella del numero di volontari Italiani che partecipano alla rete BOINC, dimostrando una sensibilità verso la ricerca ben superiore rispetto alla politica o all’informazione generalista.
Contribuiamo in più di 62 mila, meritandoci l’ultimo posto tra i G8 paesi più generosi verso la scienza, vicini a Giappone (61 mila), Cina e Spagna (68 mila) [3]. Inoltre l’Italia vanta una comunità di appassionati di calcolo distribuito molto vivace, BOINC.Italy [4], che si propone di catalizzare l’attenzione su questa nuova e potente forma di solidarietà matematica.

Il primo progetto italiano
dall’idea di un laureando in chimica

Se come volontari figuriamo piuttosto bene, l’ambiente scientifico italiano ha compiuto finora solamente un unico, importante passo per raccogliere i frutti di questa generosità.

Il primo progetto Made in Italy è stato SimOne@Home [5], nato presso il Molecular Modeling Group dei professori Maurizio Sironi e Stefano Pieraccini dell’Università di Milano, su impulso di un laureando in chimica: Simone Conti. Svoltosi nel 2012 con la partecipazione di migliaia di volontari, ha portato a una pubblicazione internazionale a Luglio 2013, su Chemical Physics Letters [6]. Oggetto della ricerca è una classe di molecole, chiamate osmoprotettori, capace di impedire la denaturazione delle proteine in condizioni estreme. Utili applicazioni potrebbero trovarsi in agraria, per lo sviluppo di piante resistenti alla siccità, o in cosmetica e farmacologia oculare per contrastare fenomeni di disidratazione.
Il progetto è per il momento concluso ma, sul forum di BOINC.Italy, Simone ha lasciato intendere che il successo dell’iniziativa e la risposta immediata da parte dei volontari ha destato l’attenzione dei colleghi, e potrebbe presto portare a ulteriori sviluppi (fondi permettendo).

La Prof. che guida la lotta contro la distrofia muscolare, da Parigi

Seguendo le tracce dei nostri connazionali emigrati all’estero, troviamo un caso di eccellenza applicata alla ricerca per la cura di una malattia temibile: la distrofia muscolare. A capo del progetto troviamo Alessandra Carbone [7], professoressa all’Università Pierre et Marie Curie di Parigi, e direttrice del Laboratorio di Biologia Computazionale e Quantitativa dell’UPMC-CNRS.
Alessandra è originaria di Milano, ed è sempre stata affascinata dalla matematica. Dopo essersi laureata e specializzata alla Scuola di Logica di Siena, ha cominciato a viaggiare per seguire la sua passione. Ha ottenuto il dottorato di ricerca in matematica alla City University di New York, e si è poi stabilita a Parigi, dove tutt’ora lavora. Il suo consiglio per i giovani ricercatori, e soprattutto le giovani che vogliano avvicinarsi alla matematica, lo affida a queste parole: “Inseguite ciò che è capace di sorprendervi di più: nella ricerca, l’importante è trovare un soggetto che troviate eccitante. Un campo che sia fertile di cose inaspettate e nuove” [8].
Alessandra ha guidato gli sforzi per studiare le complesse interazioni che avvengono tra oltre due mila proteine umane, di cui 250 note per essere coinvolte nelle malattie neuromuscolari [9]. Per far fronte allo spaventoso impegno di calcolo richiesto da questa sfida, nel 2006 ha attivato il progetto “Aiuta a curare la distrofia muscolare” presso il World Community Grid [10], una comunità di volontari BOINC sponsorizzata e gestita da IBM. Il progetto si è concluso nel 2013, portando a una prima pubblicazione a dicembre, su PLOS Computational Biology [11]. L’idea di chiedere aiuto ai volontari del calcolo distribuito gli ha consentito di completare, nell’arco di sette anni, una ricerca che avrebbe richiesto più di centomila anni se eseguita su un computer medio.

Dalla Toscana alla California per combattere l’AIDS

La comunità del World Community Grid è specificamente volta a raccogliere sfide che possano avere un impatto positivo sull’umanità. Sfogliando le numerose iniziative, troviamo il contributo di un altro ricercatore italiano, Stefano Forli [12]. Laureato in Scienze Farmaceutiche presso l’Università di Siena, ottiene il dottorato di ricerca in collaborazione con l’azienda Siena Biotech, quindi si trasferisce allo The Scripps Research Institute (TSRI), La Jolla, California, come ricercatore associato e poi staff scientist.
Qui partecipa all’ambizioso progetto FightAIDS@Home [13], avviato nel 2005 dal prof. Arthur Olson. I ricercatori si propongono di passare in rassegna migliaia di strutture proteiche alla ricerca di un candidato che possa agire da inibitore di proteasi per l’HIV.
Lo scopo della ricerca di Stefano è quello di sfruttare le informazioni strutturali delle proteine per identificare molecole nuove e potenzialmente attive, evitando l’insorgenza di resistenze ai farmaci. La valutazione viene svolta eseguendo calcoli di meccanica molecolare estremamente dispendiosi, dove si studia l’avvicinamento e l’interazione tra ogni potenziale farmaco con le proteine coinvolte nella malattia (in gergo, “docking”).

Puoi aiutare anche tu: basta condividere!

Concludo invitando chiunque dei lettori di Giannella Channel possegga un computer (fisso, portatile, mobile) a prendere parte al comune sforzo di comprendere la natura e trovare così soluzioni che contribuiscano ad alleviare le sofferenze dell’umanità. Il programma BOINC è molto discreto, e utilizzerà le risorse del computer esclusivamente quando non le stai già usando tu.
Attualmente la rete BOINC sia avvicina al 6° posto nella classifica dei sistemi di calcolo più potenti del mondo [14]. Con la differenza che solo pochi progetti sono ammessi nei super calcolatori, mentre il calcolo distribuito di BOINC è molto più democratico: ogni singolo volontario può decidere a quali ricerche contribuire.
Vi suggerisco inoltre di coinvolgere il vostro luogo di lavoro, la vostra associazione o la vostra scuola nello sforzo: il World Community Grid sarà felice di elencarvi tra i partner [15].
Anche perché su 463, solo 10 sono Italiani, e voglio nominarli tutti:

  • Provincia Regionale di Agrigento
  • Kinetic Solutions Srl
  • Eni s.p.a.
  • XtremeHardware.it
  • Dipartimento di Informatica e Telecomunicazioni dell’Università degli Studi di Trento
  • Sodalitas
  • Sistemi Informativi
  • MolecularLab.it
  • Fondazione ASPHI
  • Associazione Industriali della Provincia di Vicenza

 

Fonti:

[1] Homepage del progetto BOINC: boinc.berkeley.edu

[2] Francesco Sylos Labini“Ricerca italiana tra le più citate. Ma fanno notizia soltanto le classifiche negative”

[3] Tratto da BOINCStats, statistiche globali (link). Classifica dei primi 10 paesi: USA 687580; Germania 242397; Inghilterra 147600; Francia 91139; Canada 85636; Cina 68827; Spagna 68657; Italia 62108; Giappone 61784; Austria 49632

[4] La comunità italiana di BOINC.Italy: boincitaly.org

[5] Progetto Simulation One dell’Università di Milano: mmgboinc.unimi.it

[6] “Modelling the effect of osmolytes on peptide mechanical unfolding” (link)

[7] Pagina personale della prof. Alessandra Carbone

[8] Pubblicazione sponsorizzata dal CNRS per avvicinare le giovani studenti alla matematica: link, pag 12

[9] Help Cure Muscular Distrophy su World Community Grid (link); approfondimento sul progetto (link)

[10] World Community Grid: worldcommunitygrid.org

[11] “Protein-Protein Interactions in a Crowded Environment: An Analysis via Cross-Docking Simulations and Evolutionary Information” (link)

[12] Pagina personale al TSRI (link) e profilo LinkedIn

[13] Pagine del FightAIDS@Home su World Community Grid (link)

[14] Dalla homepage di BOINC si legge che il sistema si aggira intorno agli 8 petaFLOPS. Secondo questa classifica dei 500 computer più potenti, si collocherebbe quindi al 6° posto

[15] World Community Grid partners

Daniele_PaganelliDaniele Paganelli, modenese, classe 1983, è laureato in Chimica e dottorato in Ingegneria dei Materiali. Lavora come ricercatore privato nel campo della strumentazione scientifica per lo studio delle proprietà dei materiali. I suoi interessi vertono principalmente su temi relativi alla scienza e all’informatica, ma cerca con la scrittura e il racconto di mantenere attivo il proprio emisfero cerebrale destro.

Author: admin

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5 Comments

  1. Alcune segnalazioni dai ricercatori interpellati:
    – Alessandra Carbone si è laureata a Milano. A Siena si è poi specializzata.
    – Stefano Forli mi segnala che:
    <>

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    • Installa il client, aggancia un progetto e comincia ad elaborare.
      Se hai dubbi, vieni pure su boincitaly.

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