Según explica el académico, director del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes Científicas (SCIAN-Lab) de nuestra institución, el objetivo de esta iniciativa es crear conectividad de alta velocidad entre grupos de investigación que dependen -“en forma vital”- de la transferencia, del análisis y de la interpretación de patrones en grandes volúmenes de datos. Y es que, actualmente, estas grandes cantidades de datos se generan en el campo de las imágenes de origen médico y biológico de la genómica/proteómica entre sus respectivas unidades gestoras en la Facultad de Medicina. Por otra parte, el Laboratorio Nacional de Computación de Alto Rendimiento (NLHPC, su sigla en inglés), perteneciente al Centro de Modelamiento Matemático de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, así como la Dirección de Servicios de Tecnologías de la Información y Comunicaciones, STI, de la Casa de Bello y, por último, la Red Universitaria Nacional, Reuna, forman parte y apoyan a BioMed-HPC. De esta forma, a través de esta nueva iniciativa no sólo se incrementará la conectividad entre las unidades que la integran, sino que se fomentará el conocimiento y la experiencia en el manejo de estas cantidades de datos, la implementación de algoritmos de simulación y el análisis de datos en ambientes computacionales de alto rendimiento.
Dr. Steffen Hartel |
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Y es que, añade, diferentes disciplinas del área de la salud –tanto de la ciencia básica como de la clínica, incluso la salud pública-, se acercan cada vez más al apoyo y las respuestas que puede ofrecerles la biomedicina computacional o informática médica, a través del manejo de bases de datos o la modelación de imágenes que permiten comprender procesos biológicos, el funcionamiento de estructuras u órganos y adelantar o prever el resultado de posibles intervenciones. “Por ello, BioMed-HPC desarrollará la excelencia en estas áreas, sustentada en tres pilares disciplinarios: Análisis computarizado de imágenes; Genómica y Bioinformática y, por último, Biología computacional de moléculas y sistemas”, agrega.
Sinergia y crecimiento
Con este fin, este proyecto U-Redes convocó a académicos de diferentes unidades tanto del Instituto de Ciencias Biomédicas como de las facultades e institutos de la Universidad de Chile, tales como Medicina, Ciencias, Odontología, Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Ciencias Físicas y Matemáticas y el Inta. Además, integra participantes de las universidades Austral y Federico Santa María, así como el Centro de Investigación y Tratamiento del Cáncer (CITC), y el Grupo Oncológico Cooperativo Chileno de Investigación, Gocchi. “Todas estas facultades de la Universidad de Chile cuentan, actualmente, con investigadores que requieren o requerirán en el corto y mediano plazo perspectivas para el manejo de grandes volúmenes de datos, el cual es un campo que requiere de un esfuerzo mayor a través de los años para generar una nueva cultura de trabajo en todas las áreas de la salud”, sentencia el profesor Härtel.
Por ello, esta propuesta busca fortalecer el desarrollo de la investigación básica y aplicada en todas las áreas abarcadas por los miembros de la red, desde la física al cáncer o sistemas de información hospitalarios, en una sinergia que potenciará a todos sus integrantes, pues mientras académicos de las facultades de Medicina, Ciencias, Odontología y Ciencias Químicas y Farmacéuticas requieren experiencia matemática computacional, expertos de Ciencias Físicas y Matemáticas buscan potenciar el modelamiento matemático asociado a problemas biomédicos. Es, por tanto, necesario lograr una buena conectividad entre las partes para potenciarse mutuamente; “el proyecto U-Redes creará las condiciones necesarias, gracias al apoyo, entre otros, de la Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo, de la propia Facultad de Medicina, del ICBM y el Instituto de Neurociencias Biomédicas, BNI, así como de cada uno de los participantes”.
Antes y después
Como ejemplo, el doctor Ricardo Verdugo, codirector del proyecto, explica el siguiente caso: “La secuenciación de un genoma humano, a una profundidad de 30x, genera alrededor de 29 terabytes de datos en imágenes que deben ser almacenadas y procesadas para obtener alrededor de 100 gigabytes en secuencias cortas. El procesamiento inicial de los datos puede realizarse en nuestro laboratorio de bioinformática de la Facultad de Medicina, y así reducir tremendamente el volumen de datos. Pero las etapas siguientes requieren una capacidad de cómputo mucho mayor, como la que ofrece el NLHPC en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Suponiendo que se produjeran 100 gigabytes por genoma pre-procesado, el traslado de datos por la conexión actual entre facultades –que tiene una capacidad efectiva de unos siete megabytes por segundo- tomaría unas cuatro horas; por lo tanto, un proyecto pequeño que secuencie 18 genomas tardaría tres días sólo en transferencia. En cambio, usando tecnología de 1000 gigabytes por segundo, el mismo proyecto se transferiría en cuatro minutos”.
Las etapas de trabajo de este proyecto consideran objetivos específicos como son, durante el año 2013, la creación de una estructura organizacional, integrada por un directorio asesorado por un consejo nacional y otro internacional, así como una unidad operacional; la instalación y puesta en marcha de una red fotónica de alta velocidad que conectará a la Facultad de Medicina con el Centro de Modelamiento Matemático por medio de una fibra oscura a través del STI, con la ayuda de equipos ópticos especializados, que entregarán una capacidad inicial de transferencia de 10 Gbps, a la cual otras facultades del Campus Norte de la universidad podrán conectarse próximamente, y el mejoramiento de la infraestructura de red de laboratorios computacionales en nuestro plantel. De esta manera, comenzar a efectuar la transferencia y procesamiento de datos biológicos y biomédicos clínicos a través de esta red, a elaborar protocolos de uso para futuros proyectos y, por último, formular nuevas iniciativas científicas colaborativas nacionales e internacionales en este desafiante ámbito disciplinario.
Cecilia Valenzuela León
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