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Konsolen für die Medizin: Für Forscher ist die Playstation 3 keine Spielmaschine, sondern ein leistungsfähiges Analysegerät im Laboreinsatz. Ihre Prozessoren helfen bei der Krebsdiagnose. Artikel von Cathrin Günzel, erschien bereits 2007 bei FOCUS Online.

Tim Conrad spielt an der Playstation nicht um schnelle Siege oder die Pole Position im Autorennen, tritt auch nicht gegen fiese Gegner an: Der Berliner Bioinformatiker kämpft mit der Konsolenpower gegen Prostata-, Hoden- und Bauchspeicheldrüsenkrebs. Aus den Blutdaten von Patienten der Berliner Charité und des Leipziger Universitätsklinikums errechnet er die Wahrscheinlichkeit einer Krebserkrankung. “Herkömmliche Computer benötigen zwei bis drei Stunden für die Untersuchung eines Datensatzes - viel zu lang!”, so der Wissenschaftler vom Forschungszentrum MATHEON der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Freien Universität Berlin. Die Playstation braucht dafür nur noch 20 Minuten.

Denn Sony hat dem Spielgerät für knapp 600 Euro einen IBM-Prozessor spendiert, der es mit einem mehr als 30 Mal teureren Superrechner aufnehmen kann: “Auf bestimmten Gebieten ist der Playstation-Prozessor so leistungsfähig wie zehn normale Prozessoren, die in einem Supercomputer stecken”, meint der Forscher. Allerdings musste der 29-Jährige noch etwas basteln, um die Playstation fit zu machen für die Medizindaten: Den mageren Speicher der Konsole rüstete Conrad durch Kopplung an einen handelsüblichen PC auf und installierte das freie Betriebssystem Linux - mit Genehmigung von Sony, wie er betont. Und sogar zum Spielen taugt die umgerüstete PS3 noch - ab und an gönnt sich Conrad zur Entspannung eine Partie Fußball an der Konsole.

Nur ein Tropfen Blut

Mehr als 1.000 Mal war die Playstation bei der Auswertung verdächtiger Blutproben bis Oktober 2007 bereits im Einsatz: “Ein Tropfen Blut genügt. Dessen Moleküle werden mit einem Laserstrahl beschossen, lösen sich voneinander und beginnen zu fliegen. Je schwerer die Moleküle, desto länger fliegen sie”, erklärt Tim Conrad, “Aus diesen Flugdaten entwickeln wir Tabellen mit Mengen- und Gewichtsverteilung. Mit deren Hilfe lassen sich bei krebskranken Patienten bestimmte Erkennungsmerkmale herausfinden.” Mediziner erhalten so ein frühes Warnzeichen für die Erkrankung - im besten Fall, bevor sie ausgebrochen ist. Dieser “blutige Fingerabdruck” sei billiger als ein Blutbild, beschleunige zudem die Diagnose und sei zuverlässiger. Microsofts Xbox kam für das von Microsoft Research, Cambridge, geförderte Pilotprojekt übrigens nicht in Frage: “Im direkten Rechen-Leistungsvergleich hat Sonys Playstation zurzeit die Nase weit vorn.”

Verkuppelte Prozessoren

Die Berliner Forscher sind nicht die einzigen, die Sonys aktuelle Spielkonsole “zweckentfremden”: An der Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg rechnen zehn zusammen geschaltete Playstation-3-Chips im Dienste der Wissenschaft. Jeder einzelne bietet eine maximale Leistung von rund 250 GigaFLOPS - das sind 250 Milliarden Berechnungen pro Sekunde. Gemeinsam erreichen die Geräte gar 2,5 TeraFLOPS. Die Abkürzung FLOPS bedeutet Floating Point Operations Per Second - deutsch: Fließkomma-Operationen, die ein Computer pro Sekunde ausführen kann. Ein TeraFLOP entspricht einer Billion FLOPS. Im Projekt “TraCell” des Labors für Computergrafik am Fachbereich Informatik soll die geballte Rechenpower der PS3-Konsolen zum Beispiel grafisch realistisch Augenoperationen simulieren. An dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt arbeiten unter anderem das Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO sowie IBM Deutschland mit.

Konsolen aller Länder, vernetzt euch!

Brach liegende Prozessorkräfte von Konsolenbesitzern weltweit will dagegen das Projekt “Folding@home” der US-Eliteuniversität Stanford anzapfen: Playstation-Besitzer können ungenutzte Rechnerleistung spenden für den Kampf gegen Krebs, Alzheimer oder Parkinson. Um Teil des medizinischen Fortschritts zu werden, müssen die Gamer lediglich ein kleines Programm installieren. In spielfreien Zeiten befasst sich der Prozessor dann mit der Simulation und Analyse komplexer Eiweißstrukturen, Ergebnisse schickt das Gerät online an die Wissenschaftler. Diese wollen das Geheimnis der Proteinfaltung im menschlichen Organismus entschlüsseln und damit den Ursachen einiger Krebsarten sowie weiterer Krankheiten auf die Spur kommen. Denn die Forscher vermuten, dass sie durch “Fehlfaltungen” der Proteine verursacht werden. Ein einzelner Computer würde für die komplexen Simulationen bis zu 30 Jahre brauchen. Aus den Ergebnissen von Folding@home wurden bisher zum Beispiel neue Methoden für computergestütztes Medikamentendesign entwickelt.

Mächtigstes Rechennetzwerk der Welt

Bereits im Oktober 2000 startete Folding@home und seitdem rechneten mehr als 1 Million Prozessoren mit. Zunächst richtete das Projekt sich an PC-Besitzer mit Online-Anschluss, doch erst die Einführung der Playstation3 brachte den Stanforder Wissenschaftlern einen enormen Schub. 600.000 PS3-Besitzer haben ihre Geräte bereits an das Netz angedockt. Von etwa 300 stieg die Rechenkapazität des Netzwerkes in nur einem Monat auf 700 TeraFLOPS - und vor kurzem durchbrach Folding@home sogar die PetaFLOP-Marke. Zum Vergleich: Der leistungsstärkste Computer der Welt, BlueGene/L von IBM, steht mit einer Geschwindigkeit von 280,6 TeraFLOPS an der Spitze der Top500 der Supercomputer. Auch BlueGene rechnet - wie Folding@home - unter anderem am Rätsel der Proteinfaltung.

Schneller forschen mit der Konsole

Die vereinte Riesenrechenkraft des PS3-Netzwerks treibt die Forschungsgeschwindigkeit von Folding@home enorm an. “Dank der PS3 konnten wir Simulationen in wenigen Wochen durchführen, deren Berechnungen sonst mehr als ein Jahr in Anspruch nehmen würden”, so Folding@home-Projektleiter Vijay Pande, Associate Professor of Chemistry an der Universität Stanford. Die Playstations seien so schnell, dass die Wissenschaftler an manchen Tagen zwei bis drei Mal nach Ergebnissen schauen - statt wie zuvor nur ein paar Mal im Monat.

Suche nach Außerirdischen und Superzahlen

Folding@Home ist nur eines von rund 120 weltweiten Distributed-Computing-Projekten, die bereits seit mehreren Jahren ungenutzte Rechenpower privater und öffentlicher Computer freisetzen. Hunderttausende Freiwillige vernetzen dafür ihre Heimcomputer und treiben die Lösung von Menschheitsproblemen häppchenweise voran - getreu dem Motto “Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile”. Das wohl bekannteste Konzept zum verteilten Rechnen ist SETI@home, das bereits seit 1999 Radiowellen aus dem All nach Hinweisen auf außerirdische Intelligenz durchforstet. Andere Projekte haben sich der Erforschung von AIDS, Verschlüsselungsmethoden oder der Suche nach neuen Medikamenten verschrieben. Auch mehrere neue Primzahlen haben Mathematiker durch die Bündelung der Rechenkraft bereits gefunden. Auch der Kampf gegen die Erderwärmung wird auf global auf mehr als 90.000 Computern geführt: Das climateprediction.net berechnet 2.000 verschiedene Klimamodelle - der größte Versuch zur Klimavorhersage im 21. Jahrhundert.

Ballern gegen Krebs

Auch die deutschen Hardcore-Computerspieler der Electronic Sports League ESL stellen ihre hoch gerüsteten Ballermaschinen in Spielpausen einem guten Zweck zur Verfügung: Die Gamer unterstützen Rosetta@home von der University of Washington. Das Projekt wird von der Gates-Stiftung des Microsoft-Gründers Bill Gates und seiner Frau Melinda gefördert und verfolgt ähnliche Ziele wie Folding@home der Wissenschaftlerkollegen aus Stanford: Die Forscher wollen Proteinstrukturen genau vorhersagen und durch das Design von Proteinen neue Arzneimittel gegen HIV, Krebs, Alzheimer oder auch Malaria finden. Beim Rechen-Kampf gegen tödliche Krankheiten haben sich die ESL-Baller-Clans jetzt sogar auf Platz 1 der Rosetta@home-Statistik geschoben: Bereits seit September stellte das 13.000-köpfige deutsche Gamerteam mit seinen “Spielgeräten” weltweit die meiste PC-Power zur Verfügung.

Der Rechenkraft.net e.V. ist ein gemeinnütziger Verein, der sich das Thema Distributed Computing auf die Fahnen geschrieben hat.

Themen: Computer, Computerspiele, Gesundheit, Konsolen, Medizin