High Performance Computing (HPC) in Vlaanderen - Koninklijke ...

netwerken en regulatiesystemen. Voor het reverse engineeren van genetischeregulatienetwerken worden optimalisatietechnieken gebruikt, gaande van“simulated annealing” tot “ensemble learning”, waarbij honderden of duizendennetwerken met elk tienduizenden nodes en honderdduizenden interacties inparallel worden berekend. In de toekomst zal ook comparatieve analyse vandergelijke netwerken in verschillende organismen steeds belangrijker worden,bijvoorbeeld om te achterhalen hoe deze regulatienetwerken zijn geëvolueerd enwelke mechanismen aanleiding geven tot geobserveerde emergente eigenschappenvan moleculaire netwerken zoals modulariteit, plasticiteit en robuustheidbij perturbatie. Dergelijke comparatieve en evolutionaire netwerkanalyses zijnbijzonder rekenintensief, en het aantal mogelijke vergelijkingen neemt meer danexponentieel toe met het aantal (honderden tot duizenden) organismen waarvoorvoldoende data beschikbaar is. Dit leidt tot een onvoorstelbare combinatoriëleexplosie die steeds snellere en krachtigere computerinfrastructuur vraagt.(S. Maere, Y.Van de Peer, D. Inzé, UGent/VIB)• Genetisch onderzoek naar de oorzaken van aandoeningen van het zenuwstelsel.Onderzoek mogelijk betrokken genen en pathways. Optimalisatie van bestaandeexperimentele en theoretische technieken die hierbij gebruikt worden. (C. VanBroeckhoven, UAntwerpen/VIB)• Linkage analyses van genome wide scans in grote pedigrees: Associatie analyses;zoeken van onbekende sequenties in sequentie databanken (BLAST); checken vanprimers tegen sequentie databanken; genome wide sequentie analyse (opzettenvan resequencing experimenten); genome wide sequentie vergelijkingen.Voornamelijk uitgevoerd op CalcUA.• Computationale neurowetenschappen: Onderzoeksrichtingen, berekeningen ensimulaties: moleculaire simulatie van signaaltransductie netwerken in neuronen(reactie-diffusie systemen in realistische morfologie); cellulaire simulatie vanvuurgedrag van grote neuronmodellen (compartimentele modellen met actiefmembraan); netwerk simulatie van grote neurale netwerken (conductantiegebaseerde modellen van neuronen). (E. De Schutter, UAntwerpen)Baanbrekend onderzoek met HPC-infrastrcutuur van 100 Teraflops• HPC zal toelaten om meer parameters in de zoekopdrachten die de massaspectroscopischedata verwerken in te voeren waardoor er mogelijks onverwachteeiwitmodificaties kunnen opgespoord worden. (K. Gevaerts, UGent/VIB)• De comparatieve analyse van genomen en het ontraferelen van de evolutie vangenomen. Om dit te kunnen doen moeten de geninhouden van complete genomen(we spreken hier meestal over enkele tienduizenden genen) met elkaar vergelekenworden. Dit gebeurt door gebruik te maken van wiskundige algoritmen die genenen hun sequenties optimaal met elkaar proberen te vergelijken. Dit vereist enormecomputertijden. Om hieraan nu reeds ten dele tegemoet te kunnen komen, wordenmomenteel reeds meer en meer computersystemen gebruikt waar algoritmesin hardware geïmplementeerd zijn, omdat de software implementaties op debeschikbare systemen niet meer voldoen. (Y. Van de Peer, UGent/VIB)• De snel toenemende hoeveelheid DNA sequenties vereist een toenemenderekencapaciteit om bijvooorbeeld nieuwe regulatorische elementen op te sporen inhet niet-coderend DNA, dat het leeuwendeel van het genoom uitmaakt. Tevens isbijzonder veel rekencapaciteit nodig om grote genomen met elkaar te vergelijkenteneinde de structuur en evolutie van de genomen te doorgronden. (B. DeStrooper, KULeuven/VIB; Y. Van de Peer, UGent/VIB)• Genoomwijde microarrays (zogenaamde tilingarrays) laten toe om na te gaan welkDNA (coderend als niet-coderend) in het genoom overgeschreven wordt in eentranscript. Deze micro-arrays bevatten veel meer features dan de huidige “gen”microarrays (enkel coderende sequenties) en de analyse van dergelijke arraysvereist een grote rekencapaciteit. (D. Inzé, UGent/VIB)• Methodes voor de reconstructie van genetische netwerken zijn in toenemendemate afhankelijk van statistiek en automatisering van leer algoritmes voor patroonherkenning. Deze methodes zijn erg gerelateerd aan het veld van datamining,waarin op een geautomatiseerde manier patronen en relaties worden gezocht in38