Desde su creación en 1953, el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB) constituye un referente en el panorama de la investigación en biología y biomedicina. Como prueba de su esfuerzo por mantenerse a la vanguardia de la actividad investigadora en estos campos, el centro de investigación dependiente del CSIC, ubicado desde enero de 2004 en unas modernas instalaciones en el Campus de la madrileña Ciudad Universitaria, ha adquirido un cluster de supercomputación SGI. Éste entró en producción a finales del pasado año y viene a impulsar las labores de investigación en biofísica de lasproteínas, que desarrolla uno de los nuevos grupos de investigación pertenecientes al departamento de Ciencia de las Proteínas, con el liderazgo del investigador Víctor Muñoz.
El investigador, que hasta hace poco tiempo desarrollaba su trabajo en la Universidad de Maryland, ha creado este nuevo grupo de investigación con el objetivo de “estudiar el comportamiento conformacional y funcional de las proteínas a través del conocimiento de sus estructuras y subestructuras”.
Teniendo en cuenta que, de acuerdo al código genético, las proteínas se sintetizan en determinadas estructuras de aminoácidos de las que depende su función, ya sea como encimas, anticuerpos, hormonas, etc., el conocimiento de dichas estructuras resulta crítico. “Intentamos comprender las reglas que controlan el proceso de composición de estas estructuras para, eventualmente, ser capaces de manipular y controlar las proteínas”, explica Muñoz. Dicho conocimiento permitiría, de acuerdo con el científico, “ser capaces de modificar o diseñar proteínas para mejorar determinadas funciones ya existentes o incluso crear otras nuevas”.
Los avances en la investigación que lleva a cabo este grupo son aplicables en diversos campos, desde la industria farmacológica al sector químico-industrial pasando por la seguridad. El diseño y fabricación de detergentes capaces de eliminar suciedad muy resistente en entornos con una alta temperatura o la mejora de la actividad catalítica, entre otros, son sólo dos de la multitud de posibilidades que abre el conocimiento en este campo.
La potencia de la simulación
La combinación de experimentos y simulaciones resulta fundamental en el desarrollo de este tipo de investigaciones, que son altamente complejas ya “que además de implicar el tratamiento de un volumen ingente de información, las proteínas establecen cientos de interacciones que son extremadamente débiles”, apunta Muñoz, para añadir que “el supercomputador nos permite generar estas estructuras y realizar simulaciones de forma muy precisa, lo que requiere una elevada potencia de computación”.
En este tipo de investigación resulta clave, por tanto, tener la posibilidad de disponer de representaciones simplificadas de la física de las proteínas a través de simulaciones computacionales; y esa es justamente la función que cumple el nuevo superordenador. Así y en el marco de una aproximación multidisciplinar, la ciencia computacional converge con concepciones y con metodologías de la física de la materia condensada, la química física, la espectroscopía molecular, la química de proteínas, y la biología molecular y celular.
A través del desarrollo posterior de determinados test y experimentos, se procede a la validación de las predicciones obtenidas mediante el uso de los recursos computacionales que, en el caso del nuevo cluster SGI del CIB, se concretan en 12 nodos de cómputo Altix XE310 con ocho núcleos (2 procesadores Intel Xeon QuadCore) y un equipo Altix XE240 con otros ocho núcleos. Ravishankar Ramanathan, uno de los miembros del grupo de investigación, destaca que “tenemos nueve de los XE310 con la mejor configuración posible, es decir, con cuatro QuadCore, sumando un total de 144 procesadores”.
El cluster corre Suse Linux Enterprise Server 10 y da soporte a distintas aplicaciones. “Además del software de gestión del cluster, tenemos aplicaciones estándares de terceros y una suite de programas para realizar nuestros propios desarrollos,”, indica Muñoz. Entre las primeras se encuentran los compiladores Intel de C++ y Fortran, así como aplicaciones como X-PLOR o Modeller; en tanto que para los desarrollos se utilizan diferentes entornos, incluyendo el software matemático MATLAB (MATrix LABoratory), que proporciona un entorno de desarrollo integrado (IDE) basado en el lenguaje de programación M.
A nivel de almacenamiento, el nuevo cluster suma una capacidad de 10,6 Tb: 7 Tb en discos SATA y 3,6 Tb en un array SGI InfiniteStorage 220. Justamente y como apunta Muñoz, “junto al hecho de que SGI fue uno de los primeros proveedores en incorporar a sus equipos procesadores QuadCore y sus potentes funcionalidades de paralelización, también valoramos su alta capacidad de almacenamiento”. El científico cree que “probablemente se puede adquirir un cluster con las mismas características de otros proveedores, como HP, que también mantiene una sólida apuesta por la filosofía cluster; pero la verdadera diferencia radica en los servicios de mantenimiento y soporte”.
El cluster, al que el CIB ha destinado una inversión de “alrededor de 250.000 euros, incluyendo hardware, software y soporte”, se encuentra hoy en una ubicación temporal a la espera de que finalicen las obras de acondicionamiento de un nuevo CPD del CIB que, como indica el Jefe de la Unidad de Servicios Técnicos, Antonio García, “entrará en funcionamiento antes de que acabe el año y albergará el equipamiento de supercomputación y una plataforma centralizada de soporte a las comunicaciones y otros servicios básicos del Centro de Investigaciones Biológicas, el Instituto del Frío y el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas”.
