proyecto biosoft - computación ciudadana mediante la plaforma

Proyecto biosoftComputación ciudadana mediante la plaforma Ibercivis

Javier Aldazabal Mensa – CEIT & TECNUNIñigo Aldazabal Mensa – Centro de Física de Materiales

(CSIC-UPV/EHU)[email protected] [email protected]

San Sebastián, 8 de Marzo 2013

mailto:[email protected]


Proyecto BiosoftIntegración en Ibercivis

Conclusiones

Proyecto BiosoftIntroducciónFabricación de scaffoldsModelización

Integración en IbercivisComputación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados

Conclusiones

J.Aldazabal, I.Aldazabal Biosoft – Ibercivis


Conclusiones

IntroducciónFabricación de scaffoldsModelización



Conclusiones



Conclusiones


Introducción

Definición de wikipedia

“El cáncer es una enfermedad provocada por un grupo de célulasque proliferan sin control.”

“Quimioterapia es el tratamiento de una dolencia mediante el uso desustancias químicas especialmente matando micro-organismos.”

Los agentes quimioterápicos destruyen tambien las célulasnormales.

Dos fáctores críticos:

¿dónde está el fármaco?¿cuánto hay?



Conclusiones


Introducción

Un ejemplo cercano: El caso de la aspirina.

Liberación “descontrolada” del fármaco.

Solo es efectivo entre el 0.2 y el 1% del fármaco.

pero... ¿Dónde está el resto?



Conclusiones


Introducción

Efectividad de un tratamiento a lo largo del tiempo.



Conclusiones


Introducción

Liberación de fármacos controlada implica:

...de forma localizada

...de forma pregresiva



Conclusiones


Introducción

Proceso de desarrollo de uno de estos productos:

Entre 7 y 15 años



Conclusiones




Conclusiones



Conclusiones


Fabricación de scaffolds

El electro-hilado (electrospinning): un proceso para fabricarfibras nanométricas a partir de soluciones polímero-fármaco.

Polímero disuelto

Formación de la fibraFuente de alto voltaje

Colector conectado a tierra



Conclusiones


Fabricación de scaffolds



Conclusiones




Conclusiones



Conclusiones


Modelización

Esquema de trabajo:

Preprocesado Procesado Postprocesado

QPath2

RPath1

RPath2

QPath1



Conclusiones


Modelización

Microestructuras discretizadas en voxels.

Método de degradación basado en algoritmos de montecarlo.

Probabilidad de degración del polímero función de su entorno.

Diferente probabilidad de degradación de polímero y fármaco.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Numero de vecinos solidos

0

0.25

0.5

0.75

1

Pro

babil

idad d

e d

isolu

cio

n



Conclusiones


Modelización

Microestructura simulada:

Parámetros estudiados:dseg, Vrelat, fvd, Dp, Ar.



Conclusiones


Modelización

Parámetros estudiados:

Parámetro Valores posiblesDiámetro de fibra (dseg) 50, 100, 150, 200 nmVelocidad relativa (Vrelat) 1, 2, 5, 10, 21, 46, 100Fracción de fármaco (fvd) 0.0100, 0.0178, 0.0316, 0.0562,

0.100, 0.178, 0.316, 0.562, 0.990Diámetro de fármaco (Dp) 5, 10, 15, 20, 25 nmAspecto (Ar) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6

Número total de casos: 8820 (×16 repeticiones).

Tiempo de CPU necesario: 96500 horas (∼11 años).

Tiempo real empleado: 373 noras (∼11 días).



Conclusiones


Modelización

Algunos ejemplos de resultados:

Influencia de la geometría del fármaco.

0 50 100 150 200Tiempo [MCS]

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Fra

cció

n d

e fá

rmac

o l

iber

ada

Ar = 0

Ar = 1

Ar = 2

Ar = 3

Ar = 4

Ar = 5

Ar =6

0 1 2 3 4 5 6Relación de aspecto de píldora

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Fra

cció

n d

e fá

rmac

o l

iber

ada

25 MCS50 MCS75 MCS100 MCS y = 0.351 - 4.64×10

-4x

y = 0.561 - 1.00×10-2x

y = 0.873 - 1.04×10-2

x

y = 0.744 - 1.36×10-2x



Conclusiones


Modelización

Algunos ejemplos de resultados:

Influencia de la velocidad relativa de degradación.

0 5 10 15 20Tiempo [MCS]

0

0.1

0.2

0.3

Fra

cció

n d

e fá

rmac

o l

iber

ada

Vrelat

= 1V

relat= 2

Vrelat

= 5V

relat= 10

Vrelat

= 21V

relat= 46

Vrelat

= 100

1 10 100Velocidad de degradacion relativa

0

0.1

0.2

0.3

Fra

cció

n d

e fá

rmac

o l

iber

ada

1 MCS5 MCS10 MCS15 MCS

y=-0.0113+0.0317 ln(x)y=-0.0325+0.0389 ln(x)

y=0.0691+0.0437 ln(x)

y=-0.100+0.0493 ln

(x)



Conclusiones

Computación Ciudadana – IbercivisIntegraciónEjecución y resultados



Conclusiones



Conclusiones


Computación Ciudadana – orígenes

1999 proyecto SETI@home (Search forExtraTerrestrial Intelligence)

2002 Primera versión de BOINC (BerkeleyOpen Infrastructure for NetworkComputing)

2004 SETI@home migra a BOINC



Conclusiones


Ibercivis

2008Instituto de Biocomputación y Física deSistemas complejos (BiFi) de la U. deZaragozaFomento de la formación avanzada y losvalores sociales y científicos en laciudadanía36.000 usuarios (∼ 5000 activos)más de 10 proyectos: fusión, biologíamolecular, materiales, fluidos,fármacos,...



Conclusiones


Ibercivis – KZgunea

Red pública vasca de centros de Acceso y Formación enInternet

Octubre del 2011300 centros2400 ordenadores



Conclusiones


Requisitos – I

Requisitos de los cálculos

Uso de RAM máximo menor de ∼1GBCálculos independientesInput/output bajo para cada cálculo(max. ∼1MB)Independencia de licencias propietariasNecesidad de ejecutar del orden demillones de jobs.



Conclusiones


Requisitos – II

Requisitos de los códigos

Aplicación estable y probadaEscrito en C o FORTRANEjecución en Linux, Windows y MacOSGenerador de ficheros de entrada

Compromiso social

Interés científico-tecnológicoComunicación del proyecto a la ciudadaníaDivulgación de los resultadosAgradecimientos en artículos, tesis, etc.



Conclusiones


Acceso a la plataforma

Enviar el “Cuestionario nuevas aplicaciones” cumplimentado [email protected]


http://www.ibercivis.es/content/modules/webboard/channels/files/00000053_c45c1c47df6027407b95b531cda07541.doc



Conclusiones




Conclusiones



Conclusiones


Adaptación de la aplicación

Definición de la entrada/salidaDepuración y refactorización del códigoLlamadas a API de BOINCImplementación de checkpointsGenerador de ficheros de entrada

Código fuente =⇒ Ibercivis



Conclusiones


Escala de tiempos

Dos meses realizando la integración en ratos libres� �$> g i t show d7f5commit d7f5d13bdcde7dcfd02d7f61bf11815e430655c2Author : I n i go Aldazabal <inigo_aldazabal@ehu . es>Date : Sun Feb 26 00:00:11 2012 +0100

I n i t i a l commit� �� $> g i t show v1 .0tag v1 .0Tagger : I n i go Aldazabal <inigo_aldazabal@ehu . es>Date : F r i May 4 14:20:46 2012 +0200

F ina l vers ion to send to I b e r c i v i s .� �� $> g i t log | grep commit | wc − l65� �



Conclusiones




Conclusiones



Conclusiones


Interacción con Ibercivis

Interfaz de gestión de colas (UNIX)

basado en autenticación de base pública6 comandos (scripts en bash):

icivis_debugicivis_profileicivis_queue_statusicivis_send_jobicivis_erase_jobicivis_status_job

Uso típico: icivis_* biosoft [parametros]



Conclusiones


Lanzamiento del trabajo

job02.jdlproyecto=biosoftscript=biosoft.shgenerador=generador_ficheros-job02nwus=221184nombre=job02

generador_ficheros-job02...

for(contador_rand_seed=0;contador_rand_seed<RAND_SEEDS;contador_rand_seed++)for(contador_l_cap=0;contador_l_cap<L_CAPS;contador_l_cap++)for(contador_d_cap=0;contador_d_cap<D_CAPS;contador_d_cap++)for(contador_drug=0;contador_drug<DRUGS;contador_drug++)for(contador_velocidad=0;contador_velocidad<VELOCIDADS;contador_velocidad++)

...

$> icivis_send_job biosoft 4 job02.jdl \generador_ficheros-job02



Conclusiones


Evolución del cálculo y resultados

$> icivis_status_job biosoft listId -- Nombre -- Nwus -- Terminadas -- Erroneas641494 -- job02 -- 221184 -- 27074 -- 388640918 -- biotest-2 -- 128 -- 0 -- 0640914 -- biotest-1 -- 64 -- 0 -- 0

$> icivis_status_job biosoft 641494Aplicación: biosoftIdentificador del job: 641494

Workunits generadas hasta el momento: 45696 (20%)Progreso total del job: 12% de 221184 workunitsNúmero de workunits terminadas con éxito: 27075Número de workunits en proceso: 18631Número de workunits en espera: 8348Número de workunits erroneas: 388

Resultados almacenados en servidores del CETA-CIEMAT y descargados por sftp.



Conclusiones



Conclusiones



Conclusiones

Conclusiones

Adecuado para proyectos a medio plazoAdaptación al sistema (en nuestro caso) relativamente sencillaObtención de resultados razonablemente rápidaRepercusión social del proyecto positiva

¡Gracias por su atención!


proyecto biosoft - computación ciudadana mediante la plaforma

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