Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Playstation schneller Krebs erkennen

24.07.2007
Mit Algorithmen, die von Wissenschaftlern des DFG-Forschungszentrum MATHEON entwickelt wurden, ist es möglich, mittels eines einzigen Bluttropfens eine eventuelle Krebserkrankung festzustellen. Jetzt ist es Tim Conrad, Mitarbeiter im Projekt, gelungen, die Auswertungszeiten erheblich zu verkürzen. Geholfen hat ihm dabei eine normale Playstation.

Ein Tropfen Blut genügt, um bei Patienten eine eventuelle Krebserkrankung zu diagnostizieren. Mathematiker des Berliner DFG-Forschungszentrums MATHEON beschießen hierzu mit dem Laserstrahl eines Massenspektrometers die Moleküle im Blut, wodurch diese sich lösen und zu fliegen beginnen. Je schwerer die Moleküle sind, umso länger fliegen sie. Hieraus entwickeln die MATHEON-Forscher Tabellen, in denen die Verteilung der Moleküle nach Gewicht und Menge dargestellt sind erstellen. Bei krebserkrankten Patienten können dann bestimmte Signale, sogenannte Peaks, erkannt werden. Aus diesen Peaks errechnet Tim Conrad, der das Projekt gemeinsam mit Prof. Christof Schütte betreut, Spektren, die die Unterschiede zwischen gesunden und erkrankten Patientengruppen darstellen.

Dieser "blutige Fingerabdruck" ist erheblich billiger als beispielsweise ein Blutbild und lässt die Diagnose von weitaus mehr Parametern zu. Trotzdem dauert auch die Analyse dieser Daten im Computer noch relativ lange. "Mit unserer herkömmlichen Methode benötigt der Computer etwa zwei bis drei Stunden für die Untersuchung eines Datensatzes. Ein Datensatz besteht aus etwa 1.500 Einzelspektren. Das sind etwa 5 Sekunden für ein Spektrum", sagt Tim Conrad,.

Zu lange, wie Conrad meint. Deshalb suchte der Wissenschaftler nach einer Methode, um die Berechnungen zu beschleunigen und er fand eine ebenso simple wie wirkungsvolle Lösung: "Der Anspruch an moderne Spielkonsolen hinsichtlich realistischer Grafik und der Schnelligkeit wird immer höher. Daher hat Sony in seine neueste Playstation 3 einen von IBM entwickelten neuen Prozessor eingebaut, der acht Einheiten - SPE genannt - zum Durchführen von Berechnungen hat. Im Gegensatz zum normalen PC arbeitet dieser Cell Prozessor nicht mit einzelnen Zahlen, sondern mit Gruppen von Zahlen (Vektoren). Für knapp unter 600 Euro bekommt man damit einen Hochleistungsrechner, der sonst ein Vielfaches kosten würde", erklärt Conrad. Der Haken dabei: Der Rechner hat wenig Speicherkapazität. Außerdem ist ein Power PC Prozessor vorgeschaltet, der eine spezielle Programmierung erfordert, um auf die SPE zugreifen zu können.

... mehr zu:
»Molekül »Playstation »SPE

Gemeinsam mit den beiden Informatikern Marco Ziegert und Christoph Thöns entstand schließlich die Idee, die Playstations und den Prozessor für den blutigen Fingerabdruck nutzbar zu machen und Tim Conrad startete einen studentischen Wettbewerb. Es war klar, dass Voraussetzung für die Nutzung der SPE die Anpassung von Algorithmen an den Cell Prozessor ist, die den Zugang "durch den Power PC hindurch" direkt zu den SPE frei machen. Diese Anpassung eines vorhandenen Algorithmus ist dem MATHEON-Mitarbeiter schließlich gelungen.

Vom Ergebniss zeigt sich selbst Tim Conrad beeindruckt: "Die Spielekonsole ermöglicht eine extreme Senkung der Analysezeit. Brauchten wir bisher 5 Sekunden, um ein Spektrum zu analysieren, können wir jetzt 20 Spektren in einer Sekunde berechnen".

Angewendet auf die Untersuchung möglicher Krebspatienten bedeutet dies, dass die Ergebnisse in kürzester Zeit nach der Blutentnahme vorliegen. "Die größte Verbesserung aber liegt darin, dass die Zuverlässigkeit der Ergebnisse steigt und wir jetzt mehr und sehr viel umfangreichere Studien durchführen können. Und natürlich könnte man die gleichen Ergebnisse auch auf PC Clustern erhalten, die Kosten hierfür würden aber einige Hunderttausend von Euro betragen gegenüber ein paar tausend Euro mit der Playstation", sagt Conrad.

Microsoft prämiert Arbeit von Tim Conrad

Europaweit vergibt Microsoft jährlich 10 Stipendien und fördert weitere 10 Projekte von Doktoranden. Einmal im Jahr lädt die Firma diese 20 Personen nach Cambridge zur Summer School ein, wo sie eine Woche lang gemeinsam mit 20 weiteren Doktoranden der Uni Cambridge ihre Erfahrungen austauschen. Tim Conrad gehörte in diesem Jahr zu diesem illustren Kreis, und nicht nur das: Im Rahmen dieser Summer Scholl gibt es eine Posterausstellung der einzelnen Projekte, verteilt auf die drei Gebiete "Computer" "Bioinformatik" und "Formale Sprachen". Im Bereich Bioinformatik wurde Tim Conrads Projekt der Auswertung des "Blutigen Fingerabdrucks" mit einer Playstation als das Beste befunden und ausgezeichnet. Als Preis darf sich Tim Conrad jetzt irgendwo auf der Welt eine Konferenz aussuchen, deren Besuch und Teilnahme vollständig von Microsoft bezahlt wird.

Weitere Auskünfte: Tim Conrad, DFG-Forschungszentrum MATHEON, Tel.: 030 83 85 14 45, Email: conrad@mi.fu-berlin.de

Rudolf Kellermann | idw
Weitere Informationen:
http://www.matheon.de

Weitere Berichte zu: Molekül Playstation SPE

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten
15.10.2019 | Technische Universität Wien

nachricht Immer im richtigen Takt: Ultrakurze Lichtblitze unter optischer Kontrolle
15.10.2019 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Im Focus: Shaping nanoparticles for improved quantum information technology

Particles that are mere nanometers in size are at the forefront of scientific research today. They come in many different shapes: rods, spheres, cubes, vesicles, S-shaped worms and even donut-like rings. What makes them worthy of scientific study is that, being so tiny, they exhibit quantum mechanical properties not possible with larger objects.

Researchers at the Center for Nanoscale Materials (CNM), a U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility located at DOE's Argonne National...

Im Focus: Neuer Werkstoff für den Bootsbau

Um die Entwicklung eines Leichtbaukonzepts für Sportboote und Yachten geht es in einem Forschungsprojekt der Technischen Hochschule Mittelhessen. Prof. Dr. Stephan Marzi vom Gießener Institut für Mechanik und Materialforschung arbeitet dabei mit dem Bootsbauer Krake Catamarane aus dem thüringischen Apolda zusammen. Internationale Kooperationspartner sind Prof. Anders Biel von der schwedischen Universität Karlstad und die Firma Lamera aus Göteborg. Den Projektbeitrag der THM fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand mit 190.000 Euro.

Im modernen Bootsbau verwenden die Hersteller als Grundmaterial vorwiegend Duroplasten wie zum Beispiel glasfaserverstärkten Kunststoff. Das Material ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

15.10.2019 | Physik Astronomie

Immer im richtigen Takt: Ultrakurze Lichtblitze unter optischer Kontrolle

15.10.2019 | Physik Astronomie

„Tanzmuster“ von Skyrmionen vermessen

15.10.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics