Cuore e cancro

Dario Vascellaro, N. 7/8 Luglio/Agosto 2001

Questa iniziativa prevede che chiunque possa installare sul proprio computer di casa un software che entrerà in funzione solo quando la macchina non viene usata, un salvaschermo insomma. Quando si attiva, SETI@home esamina i segnali radio raccolti dal radiotelescopio di Arecibo alla ricerca di segni di vita intelligente nello spazio.
Esaminare un intero spettro radio non è impresa da poco, e infatti un solo computer, per quanto potente, non farebbe un lavoro molto rapido. Così all’Università di Berkeley hanno pensato di dare un “pezzetto” di segnali a ogni PC che partecipa all’iniziativa. Ognuno dei partecipanti, quindi, esamina una parte di onde radio. Sarà il programma stesso, di volta in volta, a mandare a Berkeley i risultati della sua elaborazione e a prendere nuove frequenze da analizzare.
Ormai sono diverse centinaia di migliaia i personal computer sui quali SETI@home è stato installato. Questo enorme numero di processori coinvolti fornisce una potenza di calcolo che supera di gran lunga quella di qualsiasi supercomputer esistente.
Il progetto SETI@home, in soli tre anni dalla sua nascita, ha raggiunto risultati che un supercomputer ci avrebbe messo 400.000 anni ad eguagliare.
Ma questo è solo l’inizio. Su Internet ci sono almeno trecento milioni di personal computer collegati. Però il 90% del loro tempo è praticamente sprecato. Del resto è facile pensare a quante volte il PC di casa viene lasciato acceso senza nulla da fare. Un programma che sfrutta questo “tempo libero” non fa alcun danno al proprietario.
Il calcolo è facile: se solo metà di tutti i PC che attualmente navigano sulla rete fosse impegnato in progetti di elaborazione distribuita, ci sarebbe abbastanza capacità di calcolo per trecento progetti come SETI@home.
Viste queste lusinghiere prospettive, sono nati numerosi programmi scientifici basati sul “distributed computing”.
Il programma folding@home, per esempio, molto simile al suo cugino spaziale, si occupa di come le proteine si aggrovigliano per assumere le loro forme tridimensionali caratteristiche. È, secondo gli ideatori, solo uno dei casi nei quali i PC di tutto il mondo potrebbero mettersi a lavorare insieme per sviluppare calcoli altrimenti impossibili.
Altri progetti analoghi in via di realizzazione, ad esempio, riguardano la terapia del cancro o lo sviluppo di vaccini. Può sembrare strano ai non addetti ai lavori, ma anche in questi campi è fondamentale svolgere elaborazioni molto complesse, cosa che un singolo computer, per quanto potente, potrebbe non essere in grado di fare in tempi ragionevoli, senza contare il costo di macchine del genere. Il compito del programma Think, l’analogo del progetto SETI@home per la lotta contro il cancro, è quello di individuare tra 250 milioni le molecole di potenziale interesse per creare nuovi farmaci efficaci contro il cancro.
A eseguire il lavoro il computer di ciascuno di noi, collegato a un server centrale, tramite un programma sofisticatissimo che si scarica facilmente da Internet: il sistema non fa altro che utilizzare in maniera discreta quell’80 per cento della potenza di un normale computer che nell’attività di tutti i giorni rimane inutilizzato.
Il progetto è frutto di una collaborazione tra i cervelli della chimica dell’Università di Oxford in Inghilterra (all’avanguardia mondiale nel settore) e due colossi informatici americani: la Intel e la United Devices, società specializzata, la seconda, nella realizzazione di gigantesche reti di computer impegnate su unico progetto. Secondo gli esperti della Intel, questo contro il cancro è il più grande progetto che sia mai stato realizzato nella storia dell’informatica e probabilmente l’inizio di una svolta epocale.
Chiunque, dovunque abbia accesso a un personal computer potrebbe aiutare a trovare una cura contro il cancro donando “il tempo del salvaschermo” del suo computer al più grande progetto computazionale mondiale mai realizzato. Gli utenti di computer che partecipano al progetto scaricheranno un sistema non invasivo dal sito web della United Devices che sfrutterà la potenza non utilizzata del loro computer per l’analisi computazionale delle molecole da selezionare. Alcuni studi stimano che un lavoratore medio in un ufficio possa usare fino al 20 per cento della potenza disponibile (tempo di cpu) sul suo PC, la potenza di calcolo non utilizzata che può essere sfruttata dal sistema per ottenere informazioni sulle molecole e restituirle a un server centrale.
Ogni computer che aderirà riceverà un pacchetto iniziale di 100 molecole, insieme con un software applicativo di progettazione di farmaci di nome THINK e un modello di una proteina bersaglio coinvolta in processi cancerogeni.
Scaricare sul vostro computer il programma Think (così si chiama) è veramente un’emozione: a un certo punto compare in una porzione dello schermo un’immagine tridimensionale della proteina coinvolta in processi cancerogeni assegnata dal programma al vostro pc, e in un’altra immagine, una alla volta, le possibili conformazioni che le molecole da selezionare possono assumere all’interno della proteina. Il programma funziona durante il tempo di accensione del computer, è facile da installare e da disinstallare e non interferisce con le normali funzioni dell’operatore. Ci si può fidare? A parte la consolidata autorità informatica dei due colossi americani coinvolti, il direttore del progetto, il professor Graham Richards, Preside della Facoltà di Chimica a Oxford e Direttore del Centro per la Progettazione Computazionale di Farmaci è una riconosciuta autorità mondiale nel campo della chimica. Garantisce l’autorità italiana nel settore, la dottoressa Maria Cristina Menziani dell’Università di Modena e Reggio, direttore-associato del centro virtuale per il disegno computazionale dei farmaci (così si chiama questa nuova scienza) che dice del programma: “Io l’ho installato da circa un mese, uso il pc costantemente e per ora non ho avuto alcun problema. Per quanto riguarda la sicurezza, credo che proprio la frammentarietà delle informazioni ricavate da ogni computer la garantisca”.
THINK, è stato progettato da Keith Davies, un ricercatore di Oxford, e valuterà le molecole come potenziali farmaci anti-cancro creando modelli tridimensionali di queste molecole e simulando le loro interazioni con una proteina bersaglio. Quando una molecola interagisce favorevolmente con una proteina, sarà registrata come un “successo” e rinviata al server centrale per ulteriori indagini. Gli scienziati stanno inizialmente cercando molecole che possano inibire gli enzimi che stimolano il flusso del sangue ai tumori, e proteine che sono responsabili della crescita e dei danni cellulari, ma il progetto si espanderà con l’identificazione di nuovi obiettivi farmacologici. La vastità del progetto, e le risorse dei computer necessarie, renderebbero impossibile l’impresa senza questo metodo di distribuzione del tempo di calcolo; infatti anche usando un supercomputer, un ricercatore non potrebbe mai sperare di vedere il progetto completato durante la sua vita.
Il Professor Graham Richards, Preside della Facoltà di Chimica a Oxford e Direttore del Centro per la Progettazione Computazionale di Farmaci, ha detto: “una persona su quattro in tutto il mondo contrae qualche forma di cancro, così quasi tutti avranno un parente, un amico o un collega che ha sofferto o soffre per questa malattia. La gente ora ha la possibilità di avere un impatto positivo sulla malattia, donando la potenza non usata del suo computer, che ci permetterà di accelerare il nostro programma di ricerca, e ottenere molte molecole-candidato che potrebbero trasformarsi in farmaci contro il cancro”.
Ed Hubbard , amministratore delegato di United Devices, ha affermato: “Questo progetto rappresenta un modo nuovo e importante per alimentare idee e scoperte nella ricerca. La capacità di calcolo distribuita su Internet permette a scienziati e organizzazioni di prendere in considerazione progetti prima impossibili per i limiti di risorse, sia per quanto riguarda il tempo che il denaro. Essenzialmente, la tecnologia rende possibile il primo passo verso la medicina di Star Trek”.
Patrick Gelsinger, vice presidente e capo del settore tecnologico di Intel Architecture Group, ha detto “Intel è orgogliosa di operare con l’Università di Oxford e con altri per creare il più grande supercomputer virtuale usando una tecnologia che cambierà il modo in cui la ricerca scientifica può essere realizzata. Con il nuovo programma filantropico fornirà ai proprietari di personal computer un modo facile per mettere in pratica questa rivoluzione nella ricerca scientifica. Insieme possiamo tenere testa ad alcune delle più devastanti malattie utilizzando una potenza di calcolo prima semplicemente inimmaginabile”.

Rifiuti tecnologici, la nuova emergenza tecnologica
Se è indubbio il fondamentale apporto che i software possono fornire alla lotta contro il cancro, è pur vero che l’hardware rappresenta un problema per la salute dell’uomo.
Con la rapida diffusione dei computer in tutte le case e negli uffici, lo smaltimento dei rifiuti “informatici” è diventato un problema serio.
All’interno del nostro computer, infatti, ci sono componenti che possono trasformarsi in rifiuti pericolosi e come tali andrebbero raccolti e sottoposti a speciali trattamenti prima dello smaltimento.
Chi si chiedesse che fine fanno i computer dismessi rimarrebbe probabilmente stupito dal sapere che, solo nel 1999, ne sono stati gettati 40 milioni e si prevede che nel 2004 i rifiuti da pc ammonteranno a 100 milioni di pezzi. Inoltre, secondo i dati forniti dall’Agenzia nazionale per la protezione dell’ambiente e dall’Osservatorio nazionale sui rifiuti, nel 1999 per oltre un milione e 800mila computer immessi sul mercato a livello nazionale ne sono stati dismessi più di 500mila. Già nel 1998, i 15 Paesi dell’Unione europea avevano prodotto 6 milioni di tonnellate di rifiuti elettrici ed elettronici. Oggi gli apparecchi usati costituiscono il 4 per cento dei rifiuti urbani e il loro volume aumenterà dal tre al cinque per cento all’anno, quasi tre volte più rapidamente dell’aumento medio dei rifiuti urbani. Numeri davvero impressionanti, dunque, se si riflette sul fatto che solo da qualche tempo è stato posto il problema dello smaltimento dei rifiuti elettronici.
Ancora oggi il 90 per cento dei rifiuti tecnologici finisce in discariche dove i materiali vengono inceneriti e recuperati senza trattamento preventivo. Ciò contribuisce a elevare la presenza tra i rifiuti di agenti inquinanti, inclusi i metalli pesanti. Vere e proprie bombe ecologiche costituite, oltre che di plastica e metalli, anche di altre componenti difficili da trattare. Il piombo, ad esempio, depositato per la maggior parte nelle batterie ma anche nei tubi catodici dei pc, provoca all’uomo danni al sistema nervoso. Il cadmio, presente nei semiconduttori e nei tubi elettronici di vecchio tipo, può provocare danni irreversibili ai reni e al sistema osseo. Il mercurio, un altro agente velenoso presente negli interruttori, è capace di creare danni al cervello, specie al controllo visivo, al coordinamento e al bilanciamento.
In America sussiste da tempo il problema del rischio per la salute dell’uomo e dell’ambiente, minacciati da inadeguati sistemi di smaltimento dei rifiuti. È ormai celebre il caso legale trattato dal film di Soderberg Erin Brokovich. In breve tempo gli abitanti di una cittadina della provincia americana vennero colpiti da danni provocati dalla dispersione di cromo esavalente a opera di un’azienda idroelettrica. Ma con lo sviluppo dell’industria informatica, il nuovo allarme ecologico proviene dai rifiuti tecnologici. L’ormai famigerato stabilimento di East Fishkill, nello stato di New York, è stato citato dai giudici per casi di cancro dei dipendenti e di malformazioni nei figli delle operaie. Secondo i rapporti medici della rivista New Scientist le donne che concorrono alla costruzione di microchip corrono tra il 40 e il 100 per cento dei rischi di aborto. Anche l’ospedale canadese Sick Children di Toronto ha rilevato che le operaie che hanno respirato a lungo solventi chimici hanno partorito bambini malformati.
Nonostante il problema abbia enormi ricadute sociali le iniziative di riciclaggio dei materiali stentano a decollare. L’Unione Europea ha stilato importanti normative per lo smaltimento dei rifiuti e per la raccolta differenziata (dal mese di luglio di quest’anno una direttiva della Comunità europea stabilirà il divieto di portare i rifiuti elettronici direttamente in discarica senza un preventivo trattamento) ma sono ancora pochi i comuni italiani che si sono adeguati alla direttive europee. I comuni all’avanguardia nel campo della raccolta differenziata sono pochi e quasi tutti concentrati al nord, in Lombardia, Veneto ed Emilia Romagna. In alcuni di essi esistono apposite piazzole, cosiddette “di conferimento”, dove chiunque può conferire, cioè portare il proprio calcolatore affinché venga smontato e si possano riutilizzare le parti riciclabili - alluminio, rame, carcasse metalliche, plastiche e vetri. A Milano, per esempio, ci sono cinque “riciclerie”: piazzole ecologiche dove si portano computer e altri materiali ingombranti. Esiste, inoltre, un servizio di raccolta a domicilio che garantisce il ritiro gratuito del primo pezzo di ogni categoria di rifiuto; per il secondo pezzo e per quelli successivi si pagano circa 45 mila lire a quintale.
Le grandi aziende italiane, sensibilizzate al problema, si stanno organizzando con il sistema del noleggio delle apparecchiature informatiche. Emblematico è il caso dei 30 mila personal computer del gruppo Fiat, tutti in affitto. Diversa, invece, la situazione nella pubblica amministrazione dove molti dei 213mila computer dislocati fra amministrazione centrale ed enti pubblici (i dati si riferiscono al ‘98) andranno presto sostituiti; al momento le macchine dismesse e inventariate sono stivate in un deposito vicino Roma. La soluzione del noleggio, caldeggiata dagli ambientalisti, viene sperimentata in alcuni paesi anche per le apparecchiature domestiche. In Svezia, ad esempio, molte famiglie usano lavatrici in affitto che pagano in base ai lavaggi. In futuro, probabilmente, si seguirà lo stesso metodo anche per i computer.

Ricercatori e Premi Nobel
Il dipartimento di Chimica dell’Università di Oxford è il più grande del mondo occidentale. Ogni anno laurea 180 studenti, alla fine di un corso di quattro anni, tra i quali un anno di ricerca, e proclama 80 dottorati. È stato uno dei due Dipartimenti di chimica inglesi a ricevere la valutazione di 5* nell’ultimo Research Assessment Exercise (verifica e valutazione della ricerca) per il quale è stato sottoposto a controllo il lavoro di 72 docenti. Il Dipartimento ha prodotto quattro premi Nobel e 10 Fellows della Royal Society, tutti membri dell’attuale staff. Ha partecipato con particolare successo alla creazione di società, due delle quali sono divenute public companies. Si veda www.chem.ox.ac.uk.
Graham Richards è il Preside di Chimica ad Oxford ed è una delle figure di spicco a livello mondiale nell’approccio computazione al disegno di nuovi farmaci. È autore di più di 300 scritti scientifici e 15 libri. È stato il fondatore scientifico dell’Oxford Molecular Group Plc, ora parte di Pharmacopeia Inc. Nel 1998 ha avuto il Premio Mullard dalla Royal Society per il suo lavoro nello sviluppo dei metodi di progettazione molecolare attraverso i computer e per la loro applicazione.
Keith Davies è un laureato in Chimica ad Oxford, e fondatore di Chemical Design (Holdings) Plc. Attualmente è ricercatore onorario nel dipartimento di chimica di Oxford.
United Devices. Inc., con sede a Austin nel Texas è una compagnia di distribuzione di servizi e software che sviluppa e gestisce l’infrastruttura necessaria per gestire risorse di larghezza di banda, di deposito e di calcolo su Internet e sulle reti interne delle compagnie. United Devices distribuisce questa potenza senza precedenti nella forma di soluzioni di infrastruttura e servizi per un numero di industrie, incluse Life Sciences, Internetworking e progetti di prodotto e sviluppo. Per maggiori informazione si può visitare il sito Web (www.ud.com).

SU INTERNET
United Devices
www.ud.com

Intel Architecture Group
www.intel.com/cure

Dipartimento di chimica dell’Università di Oxford
www.chem.ox.ac.uk

Agenzia nazionale protezione dell’ambiente
www.sinanet.anpa.it

New Scientist
www.newscientist.com

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