MOPAC (Molecular Orbital PACkage, Pacchetto Orbitali Molecolari) è un pacchetto software di chimica quantistica semi empirica per la predizione delle proprietà chimiche e modellazione delle reazioni chimiche. È utilizzato da chimici e biochimici sia per la ricerca, sia per l'insegnamento e gira sulle piattaforme Windows e Linux.
Sfida
Il programma originale è un software di pubblico dominio scritto in Fortran. Lo scopo principale in EDGeS era quello di consentire l'esecuzione del lavoro di MOPAC sia su un BOINC Desktop Grid sia su EGEE nello stesso momento con il portale gUSE/WS-PGRADE. In base al risultato, le risorse per eseguire MOPAC aumenteranno e con questo il tempo di esecuzione del calcolo del flusso di lavoro decrementerà.
Utenti
Gli utenti primari, del incrementato flusso di lavoro (Descriptor Calculation) con il portale e sistema CancerGrid, sono i membri del consorzio. Il consorzio CancerGrid consiste di parecchie università, istituti di ricerca e SMEs (Piccole e medie imprese). Il progetto, nel suo piano di esplorazione, dichiara di tentare di creare una versione a livello prodotto del sistema CancerGrid. Una volta realizzato questo piano, sarà disponibile per tutte le persone che lavorano nella chimica.
Soluzione
Il più complicato e computazionalemten intenso flusso di lavoro è il calcolo dei descrittori. La struttura del flusso di lavoro per il calcolo dei descrittori potete vederlo nella seguente figura.
Flusso di lavoro per il calcolo dei descrittori nel CancerGrid
Hanno scelto di fare il porting dello strumento MOPAC sia per EGEE che per BOINC per le seguenti ragioni: viene eseguito un maggior numero di volte, il suo tempo di esecuzione Ë il pi˘ grande tra gli strumenti nel flusso di lavoro, il software Ë di pubblico dominio cosÏ da non causare problemi di licenza per l'esecuzione su EGEE.
Il porting sull'infrastruttura EGEE è stata fatta con l'aiuto del portale WS-PGRADE/gUSE. Il binario su Linux è compilato con gLite cosÏ l'applicazione può essere eseguita senza modifiche. Quello che hanno fatto è quello di sviluppare un'estensione UniBroker del portale Ws-PGRADE/gUSE in modo che l'applicazione Mopac possa essere eseguita sia su EGEE sia su Desktop Grid in modo misto. L'estensione UniBroker del portale è in grado di spedire lavori a differenti tipi di risorse nelle stesso momento. Nei loro test, hanno eseguito un flusso di lavoro biochimico generando migliaia di lavori per Mopac che sono stati processati con BOINC e precedentemente configurati con GILDA VO. Il componente UniBroker ha presentato un certo numero di lavori Mopac a GILDA ma la maggior parte dei lavori sono andati a BOINC dato che forniva molta più potenza computazionale.
La soluzione implementata è stata testata con successo sul portale CancerGrid dove un desktopgrid BOINC basato su 3GBridge e su un pacchetto SZTAKI Local Desktop Grid sono stati installati e il GILDA VO è stato configurato. Le istanze di lavoro del flusso di lavoro di MOPAC sono state trattate su entrambi i tipi di gird mentre altri erano solo su BOINC o localmente.
Il form utente di MOPAC
Risultati
Da quanto il flusso di lavoro del Descriptor Calculation e MOPAC sono utilizzati con i dati in maniera parallela, l'incremento di velocità è solamente rilevata quando i tipi di risorse grid EGEE e BOINC possono essere utillizate durante l'esecuzione del flusso di lavoro. Quindi, il principale obiettivo del porting era quello di permettere questa modalità di esecuzione nel calcolo dei descrittori.
Il risultato, il portale WS-PGRADE/gUSE con il componente UniBroker e l'applicazione Mopac, è stato dimostrato con successo durante la conferenza EGEE'08 alla fine di settembre 2008 ad Istanbul e al SuperComputing 2008 exbihition ad Austin, Texas, USA.
L'attività di porting è stata eseguita dal Laboratorio si Sistemi Distribuiti e Parallelizzati - MTA SZTAKI (Ungheria)
Background
Nei 3 anni del progetto di ricerca europeo multidisciplinare CancerGrid, gli 11 membri, il consorzio SME-led prevede di sviluppare e rifinire metodi per l'arrichimento delle librerie molecolari per facilitare la scoperta di potenziali agenti anti-cancerogeni. Utilizzando la tecnologia computer grid assistita, la probabilità di trovare un anticancerogeno porta ad aumentare considerevolmente la traduzione delle conoscenze di base allo stadio applicativo.
Le mire del progetto CancerGrid sono di sviluppare librerie molecolari focalizzate con un alto contenuto di anti-cancerogeni che portano e costruiscono modelli per la predizione delle varie proprietà delle molecole. L'elaborazione delle molecole è automatizzata con diversi algoritmi. Questi algoritmi possono essere eseguiti in uno stretto ordine per produrre l'output desiderato, tuttavia i flussi di lavoro sono stati progettati per entrambe le procedure come calcolo dei descrittori, costruzione modello e predizione proprietà.
WS-PGRADE/gUSE homepage: http://www.guse.hu
MOPAC homepage: http://openmopac.net
Homepage progetto CancerGrid: http://www.cancergrid.eu
Il progetto EDGeS mantiene una infrastruttura Grid che connette Desktop Grid e Service Grid.
L'infrastruttura Grid di EDGeS.