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Coordinazione space-based per la piattaforma bioinformatica Cellulat 

Marco Sbaraglia


Questo lavoro di tesi si propone l'obiettivo di migliorare il modello su cui si basa l'infrastruttura di Cellulat, attualmente lo stato dell'arte per quanto riguarda il problema della segnalazione intracellulare. La simulazione in silico, ovvero la simulazione computazionale performata in laboratori virtuali (e.g., Cellulat appunto), è infatti tanto più utile e significativa alla comprensione dei problemi biologici, quanto più il modello su cui si basa è organico, coerente e fedele alla realtà che intende modellare. L'idea ispiratrice di questo percorso ha origine in un'area dell'informatica molto distante: in particolare è nata lavorando su nuovi modelli di coordinazione, teorizzati necessari e progettati per rispondere alle rinnovate esigenze dei sistemi computazionali emergenti, sistemi la cui caratteristica più significativa è la pervasività e in cui i servizi sono di nuova generazione. Questo contesto, la cosiddetta 'nube computazionale', dove i dispositivi tecnologici sono innumerevoli e distribuiti (e.g., telefonini, laptop, navigatori, etc.), nel quale gli utenti si fanno anche produttori e in cui un controllo centralizzato e predefinito sarebbe impensabile, ha spinto ad immaginare soluzioni di coordinazione radicalmente nuove. In particolare, ispirandosi ai sistemi naturali (i.e., fisici, chimici, biologici e sociali), si è cercato di riprodurre la loro intrinseca attitudine ad auto governarsi, a resistere ai cambiamenti, evolvedo spontaneamente. In particolare, perseguendo l'idea dei Biochemical Tuple Spaces for Self-Organising Coordination e nel realizzarne una prima prototipizzazione funzionante basata su TuCSoN e ReSpecT, ci si è resi conto che tale soluzione, che dalla chimica e dalla biologia prendeva spunto, ben si adattava a modellare un vero e proprio sistema biochimico come quello della segnalazione intracellulare. Per di più sembrava poter colmare la più significativa mancanza di Cellulat, un'astrazione di coordinazione unificante, poiché, nonostante i numerosi meriti di questa infrastruttura (che per prima ha realizzato un sistema per la segnalazione intracellullare completo e funzionante), essa non è priva di difetti. Alla luce, dunque, di quelle che inizialmente apparivano solo come prospettive possibili, ma allo stesso tempo così specifiche e allettanti, si è creduto nella possibilità di migliorare Cellulat, di evolverlo a vero e proprio framework per la simulazione di sistemi biologici, ridefinendone del modello di Cellulat in virtù di questi nuovi modelli di coordinazione, trapiantando nel cuore della sua architettura i Biochemical Tuple Spaces. È quindi per l'importanza a doppio senso del dominio biologico che si è deciso di iniziare questa trattazione con una panoramica sulla bioinformatica, nuova ed assai promettente branca dell'informatica, disciplina che negli ultimi anni ha permesso un deciso avanzamento nello studio e nella comprensione dei problemi biologici, tra i quali particolarmente rilevanti sono quelli riconducibili alla biologia strutturale, tra cui, appunto, la segnalazione intracellulare.


Andrea Omicini (Supervisor)