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Grand-Challenge Projekt genehmigt

31.10.2003 - (idw) Universität des Saarlandes

Mit gigantischer Rechenleistung können Saarbrücker Bioinformatiker in einem internationalen Verbund an der Aufklärung fundamentaler biologischer Zusammenhänge der Atmung arbeiten.

Großer Erfolg für die Saarbrücker Bioinformatik: Zusammen mit Arbeitsgruppen des Pacific Northwest National Laboratoriums, der Universitäten von Arizona und Louisville und einer Abteilung des Max-Planck-Instituts für Biophysik in Frankfurt wurde der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Volkhard Helms vom Zentrum für Bioinformatik an der Universität des Saarlandes in einem Wettbewerb eines von 10 sogenannten Computational Grand Challenge Projekten bewilligt. Diese Forschung wird am William R. Wiley Environmental Molecular Sciences Laboratorium durchgeführt, einer wissenschaftlichen Forschungseinrichtung des US Department of Energy, das mittels kompetitiver Antragsprozesse Benutzern weltweit offen steht.
Damit steht den Arbeitsgruppen in den drei kommenden Jahren ein Vierzigstel der Rechenzeit auf dem derzeit fünftschnellsten Parallelrechner der Welt und gleichzeitig größten öffentlich zugänglichen System der USA, einem Multi-Prozessor-System aus fast 2000 hochvernetzten Intel Itanium2 Prozessoren zur Verfügung. Mit ihrem Kontingent von jährlich 500.000 Stunden können die Forscher zum Beispiel 20 Tage lang auf jeweils 1024 Prozessoren gleichzeitig rechnen.

Für ihre alltäglichen Rechnungen steht der Saarbrücker Arbeitsgruppe derzeit ein eigener PC-Cluster mit 64 Prozessoren zur Verfügung. Für außergewöhnlich dimensionierte Projekte ist jedoch der Einsatz von hochgradig parallelen Rechnersystemen erforderlich, die nur an speziellen Computerrechenzentren verfügbar sind.
Die Bioinformatik ist eines der zukunftsweisendsten Forschungsgebiete. Am Computer werden mit äußerst komplexen Modellierungen und Simulationen Lebensvorgänge auf der Ebene der molekularen bis hin zur atomaren Interaktion von Organismen erschlossen. Entsprechend groß ist der Bedarf an Rechenleistung, was insbesondere für das genehmigt Projekt "Untersuchung komplexer enzymatischer Reaktionen mit Molekularer Modellierung und quantenchemischen Rechnungen" gilt. In seinem Rahmen möchte das Saarbrücker Forscherteam in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Biophysik den Mechanismus der Protonenpumpe Cytochrom c Oxidase, einem der fundamentalen Enzyme der bakteriellen Atmungskette, durch Computersimulationen zeitaufgelöst in atomarem Detail aufklären. Dazu setzen sie die von ihr in den letzten Jahren entwickelte Simulationsmethode Q-HOP Moleküldynamik ein.

Derartige Simulationen an biologischen Systemen gehören zu den aufwendigsten wissenschaftlichen Simulationsverfahren. Die Forscher erhoffen sich, mit ihren Rechnungen in den nächsten drei Jahren die noch offenen, wichtigen Fragen zum Mechanismus eines der fundamentalen biologischen Prozesse aufklären zu können. Die Ergebnisse dürften auch auf das Verständnis anderer Systeme ausstrahlen und eventuell biotechnologische Bedeutung erlangen, indem zum Beispiel biologische Membranen mit gezielten elektrischen Leitfähigkeiten am Computer entworfen werden können, die in der Biotechnologie als molekulare Filter Verwendung finden können.


Fragen beantwortet Ihnen:
Prof. Dr. Volkhard Helms
Tel: 0681/ 302-64164
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