Verteiltes Rechnen Zocken für die Wissenschaft und Computer gegen Corona

In der Corona-Isolation ist die Videospielbranche ein Gewinner. Jetzt haben die Gamer sogar die Forschung entdeckt. Mit einer ungewöhnlichen Aktion verhelfen sie der Wissenschaft zu neuen Erkenntnissen. Dabei bekommt der Hersteller von Borderlands Science prominente Unterstützung von einem Star der Serie "The Big Bang Theory". Aber auch bei der Entschlüsselung von Corona kann jeder von uns mithelfen.

In der Indie Arena Booth können Entwicklerstudios und Newcomer auf über 1000m2 ihre Spiele vorstellen – wie z.B. Backwoods Entertainment aus Bochum.
Wie Videospiele gegen Viren helfen können. Hier ein Arcade-Game-Automat auf der Gamescom. Bildrechte: MEDIEN360G

Wenn Forschung auf Computerspiele trifft, dann passiert das natürlich spielerisch. Das erfolgreiche Shooter-Spiel Borderlands 3 nutzt das über ein im Spiel eingebautes Belohnungssystem. Hierbei müssen Spieler Erfolge in einer Welt zwischen Western, Sci-Fi und Fantasy erreichen. Für die erreichten Erfolge erhalten sie Punke, welche sie gegen Belohnungen eintauschen können. Wer spielt, wird also mit fiktiver Währung bezahlt. Ähnlich wie in der richtigen Welt. Dieses Belohnungssystem wollen nun Wissenschaftler nutzen: Im InGame-Spiel Borderlands Wissenschaft, einem Spiel im Spiel, befindet sich ein alter Arcade-Spiel-Automat. Wer die Krankenstation von Doktor Tannis betritt, kann an diesem alten Automaten ein Ründchen Arcade-Game zocken und Punkte sammeln – natürlich im Dienste der Wissenschaft.

Denn die Daten für die Puzzles, die dort gelöst werden müssen, stammen aus der Mikrobiomforschung. Das Mikrobiom ist die Gesamtheit an Mikroorganismen, die zum Beispiel als Bakterien auf und im Menschen leben.

Und die Lösungen aus dem Spiel helfen, diese Daten zu entschlüsseln und zum Beispiel unseren Darm besser zu verstehen, den wir auch unser Zweithirn nennen, aber immer noch nicht richtig kennen. Erst im vergangenen Jahr wurden mehrere tausend bisher unbekannte Bakterien im menschlichen Darm entdeckt.

Prominente Unterstützung aus "The Big Bang Theory"

Veganuary
Mayim Bialik von der Sitcom The Big Bang Theory. Bildrechte: Mayim Chaya

Gamehersteller Gearbox erklärt es seiner Spielecommunity so: "Der menschliche Darm steht im Zusammenhang mit zahlreichen Krankheiten und Beschwerden, darunter Diabetes, Depressionen, Autismus, Angstzustände, Fettleibigkeit und mehr. Durch die Zuordnung dieser Mikroben hoffen die Wissenschaftler, diese Ökosysteme besser verstehen zu können, was zur zukünftigen Erforschung neuer Behandlungsmethoden und Eingriffe führen kann."

Dabei bekommt das Spiel prominente Unterstützung von Mayim Bialik. In der erfolgreichen Sitcom The Big Bang Theory spielt sie Dr. Amy Farrah Fowler. Im Gegensatz zu ihren anderen Schauspielkolleginnen und -kollegen ist sie auch im echten Leben eine Forscherin, eine Neurowissenschaftlerin. In einem Video erklärt sie, wie das Spiel für die Wissenschaft funktioniert.

Rechnen für die Wissenschaft und gegen Corona

Rechnen für die Wissenschaft geht aber auch für Nicht-Gamer. Etwa beim Projekt Folding@home. Denn um ein Gegenmittel gegen Corona und andere Viren zu erhalten, müssen die Viren zunächst entschlüsselt werden.

Damit dies gelingt, werden Computer-Simulationen gestartet. So etwas benötigt viel Rechenleistung. Heute, wo jede Menge High-End-Rechner auch in Privathaushalten stehen, braucht es aber nicht immer den einzelnen Supercomputer. Ein Netzwerk aus vielen Rechnern, die alle einen kleinen Teil der Rechenoperationen übernehmen, bildet damit virtuell einen gigantischen Super-Rechner.

Jeder kann zuhause Viren entschlüsseln

Das Folding@home Projekt will auf diese Weise die Moleküle von Corona erforschen. Viren bestehen aus Proteinen, durch die sie sich vermehren und unser Immunsystem schwächen. "Um das Coronavirus zu bekämpfen, möchten wir verstehen, wie diese viralen Proteine ​​funktionieren und wie wir Therapeutika entwickeln können, um sie zu stoppen", heißt es auf der Projektseite.

Folding@home gegen Covid-19, Screenshot des Programmes
Folding@home gegen Covid-19: Hier ist ein Screenshot des Programmes zu sehen. Bildrechte: MDR/Folding@home

Wichtig zur Entschlüsselung des Corona-Virus ist die Frage: Wie bewegen sich die Atome in den jeweiligen Proteinen? Dabei werden die betroffenen Proteine genauestens untersucht. Zeitgleich werden dabei aber alle unbeteiligten Proteine ausgeblendet. Mit der Simulation soll dies geändert werden: "Proteine ​​haben viele bewegliche Teile, deshalb wollen wir das Protein wirklich in Aktion sehen. Die Strukturen, die wir experimentell nicht sehen können, könnten der Schlüssel zur Entdeckung eines neuen Therapeutikums sein."

Für solche Berechnungen brauchen Wissenschaftler viel Rechenpower. Aber die Rechenzeit an den Supercomputern ist nicht nur bei Virenforschern gefragt. Also setzten sie auf die Kraft der Masse. Je mehr mitmachen, desto größer ist die Chance, eine Lösung zu finden. Oder wie die Forscher es auf ihrer Seite beschreiben:

Jede Simulation, die Sie ausführen, ist wie der Kauf eines Lottoscheins. Je mehr Tickets wir kaufen, desto besser sind unsere Chancen, den Jackpot zu knacken.

Foldingathome

Falls Sie Ihren Rechner mit einbringen wollen, dann finden Sie hier die Software.

Millionen waren auf der Suche nach E.T.

SETI@Home Suche nach extraterrestrischem Leben
Mit SETI@Home auf der Suche nach extraterrestrischem Leben. Bildrechte: imago/Leemage

Die Verknüpfte-Rechner-Methode ist nicht neu: Angefangen hat alles mit dem SETI-Projekt, der Suche nach extraterrestrischer Intelligenz, in den 1960er-Jahren. Der Himmel wurde nach Radiosignalen aus dem Weltall abgehört. Die Hoffnung: Eine Nachricht von E.T. oder anderen Außerirdischen aus dem Weltall zu empfangen. 1999 wurde SETI@home gestartet, um mit gemeinsamer Rechenleistung die Datenflut zu decodieren – und das trotz langsamer Internetverbindung.

Durchschnittlich haben sich 100.000 Menschen gleichzeitig an der Suche beteiligt. Zu Höchstzeiten waren es sogar über eine Million. Nach rund 20 Jahren wird das Projekt nun eingestellt. Die Zeit der geballten Rechnerleistung endet aber nicht. Gemeinsam kann diese auf ähnliche Projekte angewendet werden: Vielleicht liegt der Schlüssel zur Erkenntnis und für einen Corona-Impfstoff ja auf Ihrem Computer.

Kernfusion, Klima- oder Krebsforschung - die Liste der Projekte des verteilten Rechnens ist lang. Wikipedia hat eine regelmäßig aktualisierte Übersicht.

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