Wetenschappelijk onderzoek kiezen Wetenschappelijk onderzoek kiezen

Via AlmereGrid kun je aan diverse wetenschappelijke onderzoeken meedoen. In de rechterkolom staat informatie over die projecten. Hieronder staat uitgelegd hoe wetenschappelijke onderzoekerw erken.

Andere Crowd computing sites Andere Crowd computing sites

Het kan zijn dat je aan ander wetenschappelijk onderzoek bijdraagt. AlmereGrid werkt samen met tientallen andere Crowd Computers die verschillende soorten wetenschappelijk onderzoek ondersteunen. De meeste daarvan zijn in het Engels.

Op http://CrowdComputing.eu staat meer informatie.

Hoe werken onderzoekers? Hoe werken onderzoekers?

Van wetenschappelijke vraag naar model, naar berekening

De wetenschappelijke vraag

Heb je een wetenschappelijke  vraag, dan moet daar eerst een model van worden gemaakt dat in de computer kan worden gestopt.
Bijvoorbeeld: klimaatonderzoek:

  • Bepaal welk stuk van de atmosfeer in het model moet komen
  • Kijk hoe nauwkeurig het model moet zijn:  een raster met vakjes van 100 x 100 x 100 km? Of een raster met vakjes van 1 x 1 x 1 km.
  • Hoe meer vakjes in het model, hoe nauwkeuriger het resultaat, maar ook des te meer rekenwerk.
  • Een twee keer zo klein vakje betekent meestal 6 x zoveel rekenwerk voor de computer

Elementen die in een klimaatmodel (in dit geval het veelgebruikte AR4 model) kunnen worden meegenomen. Zonneschijn, wolken, uitstoot van bedrijven, interactie met de oceanen, het kan allemaal in de berekening worden meegenomen

Wat wil je weten?

De Temperatuurontwikkeling. Wolkenvorming? Wind?  Dit bepaalt mee wat er in het model komt.


De basis

Meetgegevens vormen de invoer can het model. Hoe meer meetgegevens des te beter zijn de resultaten.

Zoek de juiste wiskundige formules voor het klimaat. Maak vervolgens benaderingen voor het raster-model.

In het model kan de atmosfeer worden opgedeeld in vakjes. Aan elk vakje kan dan door één computerprocessor worden gerekend.

Rekenen

Klimaatberekeningen kosten erg veel computertijd. Hoe nauwkeuriger het antwoord of de voorspelling, des te meer er gerekend moet worden. De allergrootste supercomputers in de wereld worden voor klimaat-onderzoek ingezet. Maar u kunt met uw computer thuis ook de klimaatwetenschap een handje helpen.


Hoe goed zijn voorspellingen uitgerekend met computers? Links satteliet foto.  Rechts model uitgerekend op een supercomputer: De Earth Simulator.

Correlizer Correlizer

Correlizer - Genome organisatie: het mysterie onthuld

Genomen zijn fantastische behoeders van genetische informatie en zijn het resultaat van evolutionaire replicatie, mutatie en selectie. Genomen organiseren functies van het cellulaire niveau, via het organische niveau, tot aan de complexe basis van de geest. In menselijke cellen komt de genetische informatie die de meeste processen regelt van het cellulaire niveau, over embryogenese tot cognitieve vaardigheden, tot uiting in een diploide set van 23 DNA-moleculen (chromosomen). Gecombineerd bestaan ze bestaat uit ongeveer 3x10e9 basenparen (bp) opgeslagen in ongeveer 2,80 GB aan gegevens. Dit hele genoom, waarvan de toegevoegde moleculaire lengte ongeveer 2 m beslaat, wordt bewaard in relatief kleine celkernen met typische diameters van ongeveer 10 micrometer of volumes van 500 m3. De sequentiele organisatie van genomen, dat wil zeggen de verhouding tussen verre basenparen en regio's binnen sequenties, en de verbinding met de drie-dimensionale architectonische organisatie van genomen is nog steeds een grotendeels onopgelost probleem.

Correlizer is opgezet om deze mysteries te ontrafelen, en er zijn correlaties op lange afstand gevonden volgens de krachtwet op bijna de gehele waarneembare schaal van 132 volledig gesequenceeerde chromosomen van 0,5 x 10e6 tot 3,0 x 10e7 bp. Varierend van Archaea, bacterien, Arabidopsis thaliana, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Drosophila melanogaster, en Homo sapiens. De lokale correlatieconten vertonen een soort-specifiek multi-scaling gedrag: in de buurt van willekeurige correlaties op de schaal van een paar basenparen, een eerste maximum van 40 tot 3.400 bp (voor Arabidopsis thaliana en Drosophila melanogaster verdeeld in twee submaxima), en vaak een gebied van een of meer tweede maxima van 10e5 3 x 10e5 bp. Binnen dit multi-schalingsgedrag is een extra fijn-structuur aanwezig die toegeschreven wordt aan codongebruik in alle behalve de menselijke sequenties, waar het in verband staat met nucleosomale binding.

Computer-gegenereerde willekeurige sequenties die uitgaan van een organisatieblok van genomen, het codongebruik en nucleosomale binding verklaren deze resultaten. Mutatie door sequentie herschikking vernietigde alle correlaties. Aldus lijkt de stabiliteit van correlaties evolutionair goed te worden gecontroleerd en verbonden met de ruimtelijke genoomorganisatie, vooral op grote schaal.

In het kort samengevat werd er vastgesteld dat genomen een complexe sequentiele organisatie vertonen die nauw samenhangt met hun drie-dimensionale organisatie. Dit heeft geleid tot hele nieuwe inzichten in het genoom. Dit is belangrijk voor het algemene begrip van genomen, waaruit vervolgens nieuwe diagnostica en therapieen ontwikkeld kunnen worden. Met moderne high-throughput sequencing technieken kunnen nu dagelijks hele genomen worden gesequenced voor een zeer lage prijs. Momenteel vullen duizenden volledig gesequencentieerde genomen inmiddels de openbare databanken. Bijgevolg wint de analyse van de genetische sequentie steeds meer aan belang.

Daarom vragen wij uw steun door het doneren van uw computer rekenkracht voor Correlizer, om deze mysteries verder te onthullen en zo de basis te leggen voor een betere diagnose en behandeling van ziekten.

    
    

Achtergrond - Benadering van de drie-dimensionale organisatie van het Human Genome

De complexiteit van het bestaan en de schoonheid van de materie, leven en geest, heeft de interesse van de mensheid geprikkeld, zolang we ons kunnen herinneren. Deze fascinerende nieuwsgierigheid naar het "in leven zijn", namelijk de zelf reflectie die zich inspant om de eigen reden van bestaan te begrijpen en te verklaren, is ongetwijfeld het hoogste punt van de zelf-georganiseerde holistische evolutie vanuit de big-bang tot het ontstaan van cognitieve wezens en de zelfs nog meer complexe ecologie van de menselijke cultuur. Hoewel we misschien de vaardigheid missen om de onderliggende basis en het mysterieuze principe van de oorsprong volledig op te lossen, zijn we toch al begonnen met het onthullen van grote delen van de puzzel en dit met opmerkelijk succes, ondanks de steeds meer negatieve gevolgen voor de aarde en de mensheid. Dit is voornamelijk te wijten aan de reductionistische kenniscreatie zonder terugkoppeling en aan het integreren in de culturele praktijk, die van nature moeilijker wordt, naargelang de beschouwde complexiteit hoger wordt en ook de daarmee toenemende invloed.

Genomen - en vooral het menselijk genoom - zijn zeker een van de meest opvallende en centrale functies in cellen, met betrekking tot hun rol binnen de biologische evolutie en het leven, dat wil zeggen hun gespecialiseerde functie om genetische informatie op te slaan en er toegang toe te krijgen. Zoals op alle evolutionaire niveaus, is de genetische informatie in de genomen onafscheidelijk verweven met de drager ervan, dus de sequentiele en drie-dimensionale organisatie ervan zijn even belangrijk voor een genomisch begrip. Met de groeiende complexiteit van het leven namen de genetische informatie en de functionaliteit ervan snel toe. Hoewel de ontdekking van verschillende niveaus van verdichting van informatie en organisatorische genomische codering alsmede de volledige sequentie van de orde van de menselijk basenparen, een enorm wetenschappelijk succes blijken te zijn, is dit tot nu toe niet veel meer geweest dan een zuiver reductionistisch afdalen van de genomische complexiteit vanaf de nucleaire morfologie tot het enkele atoom van genetische informatie, het gen. Alleen het DNA en zijn verdichting in de nucleosomen is gekend in zijn atomaire resolutie, maar de volgende 5 verdichtingsniveaus van het menselijk genoom zijn steeds meer speculatief. Zonder integratie verdwijnt niet alleen de schoonheid van genomen in hun evolutionaire kader, maar ook het manipulatieve gebruik van genomen lijkt twijfelachtig of zelfs onverantwoord gezien de effecten van gentherapie op de creatie van nieuwe wezens voor leven en cultuur.

Voor een volledig overzicht van het werk dat tot dit project heeft geleid, kunt u het volgende boek raadplegen:

    Knoch, T. A. Approaching the three-dimensional organization of the human genome: structural-, scaling- and dynamic properties in the simulation of interphase chromosomes and cell nuclei, vilong-range correlations in complete genomes, in vivo quantification of the chromatin distribution, construct conversions in simultaneous co-transfections. Proefschrift, Ruperto-Carola Universiteit, Heidelberg, Duitsland en TAK Press, Tobias A. Knoch, Mannheim, Duitsland, ISBN 3-00-009959-X, ISBN 3-00-009960-3, 2002.