Folding@home

アルツハイマー病は、脳内でアミロイドβタンパク質の断片が凝集することと関連している（右図）。研究者たちは、この凝集過程をシミュレーションするためにFolding@homeを使用し、この病気の原因をより深く理解しようとしている。

アルツハイマー病は、高齢者に最も多く発症し、認知症の症例の半数以上を占める不治の神経変性疾患です。その正確な原因は不明ですが、タンパク質ミスフォールディング疾患として特定されています。アルツハイマー病は、アミロイドβ（Aβ）ペプチドの毒性凝集と関連し​​ており、これはAβのミスフォールディングと他のAβペプチドとの凝集によって引き起こされます。これらのAβ凝集体はその後、アルツハイマー病の病理学的マーカーである老人斑へと著しく成長します。 ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}これらの凝集体の不均一な性質のため、X線結晶構造解析や核磁気共鳴（NMR）などの実験的手法では、その構造を特徴づけることが困難でした。さらに、Aβ凝集の原子シミュレーションは、そのサイズと複雑さのため、計算負荷が非常に高くなります。^{[ 36 ] [ 37 ]}

文献レビュー記事で Naeem と Fazili は、Aβ 凝集を防ぐことはアルツハイマー病の治療薬開発の有望な方法であると述べている。 ^{[ 38 ]} 2008 年、Folding@home は数十秒程度の時間スケールで原子レベルで Aβ 凝集のダイナミクスをシミュレートした。以前の研究では、約 10 マイクロ秒しかシミュレートできなかった。Folding@home は、以前よりも 6 桁長い時間 Aβ の折り畳みをシミュレートすることができた。研究者らはこの研究の結果を使用して、構造内の分子間相互作用の主要な源であるベータヘアピンを特定した。 ^{[ 39 ]}この研究は、Pande 研究室が将来の凝集研究や、凝集プロセスを安定化する可能性のある小さなペプチドを見つけるためのさらなる研究の準備に役立った。^{[ 36 ]}

2008 年 12 月、Folding@home は Aβ 凝集体の毒性を阻害すると思われるいくつかの低分子薬剤候補を発見しました。^{[ ‡ 16 ]} 2010 年、タンパク質折り畳み機構センターと緊密に協力して、これらの薬剤候補は生物組織で試験され始めました。^{[ ‡ 10 ]} 2011 年、Folding@home は、凝集体の形成を安定化させると思われる Aβ のいくつかの変異のシミュレーションを完了しました。これは、この疾患の治療薬の開発に役立ち、 Aβオリゴマーの実験的核磁気共鳴分光法研究に大いに役立つ可能性があります。^{[ 37 ] [ 40 ]}同年後半、Folding@home はさまざまな天然酵素が Aβ の構造と折り畳みにどのように影響するかを決定するために、さまざまな Aβ 断片のシミュレーションを開始しました。^{[ ‡ 17 ] [ ‡ 18 ]}

ハンチントン病は、タンパク質のミスフォールディングと凝集に関連する神経変性遺伝性疾患です。ハンチンチンタンパク質のN末端にあるグルタミンアミノ酸の過剰な繰り返しが凝集を引き起こし、繰り返しの挙動は完全には解明されていませんが、この疾患に関連する認知機能低下につながります。^{[ 41 ]}他の凝集体と同様に、その構造を実験的に決定することは困難です。^{[ 42 ]}科学者たちは、Folding@homeを使用してハンチンチンタンパク質凝集体の構造を研究し、その形成方法を予測し、凝集体の形成を阻止するための合理的な薬剤設計方法を支援しています。 ^{[ ‡10 ]}ハンチンチンタンパク質のN17フラグメントはこの凝集を促進し、いくつかのメカニズムが提案されていますが、このプロセスにおけるその正確な役割は依然としてほとんど不明です。^{[ 43 ]} Folding@homeは、このフラグメントや他のフラグメントをシミュレートして、疾患におけるそれらの役割を明らかにしています。^{[ ‡ 19 ]} 2008年以降、アルツハイマー病の薬剤設計手法がハンチントン病にも応用されている。^{[ ‡ 10 ]}

既知のがんの半数以上は、細胞周期を制御し、 DNA損傷時に細胞死のシグナルを送るすべての細胞に存在する腫瘍抑制タンパク質であるp53の変異に関係しています。p53の特定の変異はこれらの機能を阻害し、異常な細胞が制御されずに増殖し続けることを可能にし、腫瘍の発生につながります。これらの変異の分析は、p53関連がんの根本原因を説明するのに役立ちます。^{[ 44 ]} 2004年に、Folding@homeを使用して、全原子水のシミュレーションでp53タンパク質二量体の再折り畳みの最初の分子動力学研究が実行されました。シミュレーションの結果は実験観察と一致し、以前は得られなかった二量体の再折り畳みに関する洞察を与えました。^{[ 45 ]}これは、分散コンピューティングプロジェクトからのがんに関する最初の査読付き出版物でした。 ^{[ 46 ]}翌年、Folding@homeは、特定のタンパク質の安定性に不可欠なアミノ酸を特定する新しい方法を開発し、その後、p53の変異の研究に使用されました。この方法は、癌を促進する変異を特定するのにかなり成功し、実験的に測定できない特定の変異の影響を決定しました。^{[ 47 ]}

Folding@home は、タンパク質シャペロン[ ^{‡ 10 ]}の研究にも使用されています。^熱ショックタンパク質は、細胞内の混雑した化学的にストレスの多い環境で他のタンパク質の折り畳みを補助することで、細胞の生存に不可欠な役割を果たします。急速に増殖する癌細胞は特定のシャペロンに依存しており、一部のシャペロンは化学療法耐性に重要な役割を果たしています。これらの特定のシャペロンの阻害は、効率的な化学療法薬や癌の拡散を抑制するための潜在的な作用機序と見なされています。^{[ 48 ]} Folding@home を使用し、タンパク質折り畳み機構センターと緊密に連携して、Pande 研究室は癌細胞に関与するこれらのシャペロンを阻害する薬剤を見つけたいと考えています。^{[ ‡ 20 ]}研究者は Folding@home を使用して、 Src キナーゼ酵素や、癌を含む多くの疾患に関与する可能性のある大きなタンパク質であるエンブレイルドホメオドメインのいくつかの形態など、癌に関連する他の分子も研究しています。^{[ ‡ 21 ] [ ‡ 22 ]} 2011年、Folding@homeは、癌細胞の表面受容体に結合することで画像スキャンで癌を識別できる小型ノッティンタンパク質EETIの動態のシミュレーションを開始しました。 ^{[ ‡ 23 ] [ ‡ 24 ]}

インターロイキン 2 (IL-2) は、免疫系のT 細胞が病原体や腫瘍を攻撃するのを助けるタンパク質です。しかし、肺水腫などの深刻な副作用のため、がん治療薬としての使用は制限されています。IL-2 は、T 細胞とは異なる方法でこれらの肺細胞に結合するため、IL-2 の研究には、これらの結合メカニズムの違いを理解することが含まれます。2012 年、Folding@home は、免疫系での役割において 300 倍の効果がありながら副作用が少ない IL-2 の変異型の発見を支援しました。実験では、この変異型は腫瘍の増殖を阻害する点で天然の IL-2 を大幅に上回りました。製薬会社はこの変異分子に興味を示しており、国立衛生研究所は治療薬としての開発を加速するために、さまざまな腫瘍モデルに対して試験を行っています。^{[ 49 ] [ 50 ]}

骨形成不全症（脆骨症とも呼ばれる）は、治癒不可能な遺伝性骨疾患であり、致命的となる可能性がある。この疾患を持つ人は、機能的な結合骨組織を作ることができない。これは、哺乳類で最も豊富に存在するタンパク質であり、さまざまな構造的役割を担うI型コラーゲンの突然変異が原因であることが最も多い。^{[51][ 52 ]この突然変異は}コラーゲンの三重らせん構造の変形を引き起こし、自然に破壊されない場合、異常で脆弱な骨組織につながる。^{[ 53 ]} 2005年、Folding@homeは、従来のシミュレーション手法を改善した新しい量子力学的手法をテストし、これは将来のコラーゲンの計算研究に役立つ可能性がある。 ^{[ 54 ]}研究者はFolding@homeを使用してコラーゲンの折り畳みとミスフォールディングを研究しているが、その関心はアルツハイマー病やハンチントン病の研究に比べるとパイロットプロジェクトにとどまっている。^{[ ‡10 ]}

Folding@home は、インフルエンザやHIVなどの一部のウイルスが生物細胞を認識して侵入するのを防ぐための研究を支援しています。^{[ ‡10 ]} 2011 年に Folding@home は、 HIV の主要構成要素である酵素RNase Hのダイナミクスのシミュレーションを開始し、それを不活性化する薬剤を設計しようとしました。 ^{[ ‡25 ]} Folding@home は、ウイルス感染や幅広い生物学的機能に不可欠なイベントである膜融合の研究にも使用されています。この融合には、ウイルス融合タンパク質のコンフォメーション変化とタンパク質のドッキングが関係していますが、^{[ 25 ]}融合の背後にある正確な分子メカニズムは依然としてほとんど不明です。^{[ 55 ]}融合イベントは、数百マイクロ秒にわたって相互作用する 50 万個以上の原子で構成される可能性があります。この複雑さにより、通常のコンピュータ シミュレーションは、数十ナノ秒にわたって約 1 万個の原子に制限されます。これは、数桁の違いです。^{[ 39 ]}膜融合のメカニズムを予測するモデルの開発は、抗ウイルス薬でそのプロセスを標的にする方法の科学的理解に役立つだろう。^{[ 56 ]} 2006年、科学者たちはマルコフ状態モデルとFolding@homeネットワークを適用して融合の2つの経路を発見し、他のメカニズムに関する洞察を得た。^{[ 39 ]}

Folding@home による小胞と呼ばれる小さな細胞の詳細なシミュレーションに続き、2007 年に Pande 研究室は融合中の構造変化のトポロジーを測定する新しい計算方法を導入しました。 ^{[ 57 ]} 2009 年に、研究者は Folding@home を使用して、ウイルスを宿主細胞に付着させ、ウイルスの侵入を助けるタンパク質であるインフルエンザヘマグルチニンの変異を研究しました。ヘマグルチニンの変異は、タンパク質が宿主の細胞表面受容体分子にどれだけうまく結合するかに影響を与え、それがウイルス株の宿主生物に対する感染性を決定します。ヘマグルチニン変異の影響に関する知識は、抗ウイルス薬の開発に役立ちます。^{[ 58 ] [ 59 ]} 2012 年現在、Folding@home はバージニア大学での実験研究を補完する形で、ヘマグルチニンの折り畳みと相互作用のシミュレーションを続けています。^{[ ‡10 ] [ ‡26 ]}

2020年3月、Folding@homeは、コロナウイルスのパンデミックの治療法を見つけ、より深く理解するために取り組んでいる世界中の研究者を支援するプログラムを開始しました。最初のプロジェクト群は、SARS-CoV-2ウイルスと、それに関連するSARS-CoVウイルス（これについてははるかに多くのデータが入手可能です）から、潜在的に薬剤標的となりうるタンパク質をシミュレートしています。^{[ 60 ] [ ‡27 ] [ 61 ]}

薬剤は、標的分子の特定の場所に結合し、標的を不活性化したり、立体構造変化を引き起こしたりするなど、望ましい変化を引き起こすことによって機能します。理想的には、薬剤は非常に特異的に作用し、他の生物学的機能に干渉することなく、標的にのみ結合する必要があります。しかし、2つの分子がどこに、どの程度強く結合するかを正確に決定することは困難です。計算能力の制限により、現在のインシリコ法は通常、速度と精度をトレードオフする必要があります。たとえば、計算コストの高い自由エネルギー計算の代わりに、高速タンパク質ドッキング法を使用します。Folding@homeの計算性能により、研究者は両方の方法を使用して、その効率と信頼性を評価できます。^{[ ‡11 ] [ ‡28 ] [ 62 ]}コンピュータ支援創薬設計は、創薬を迅速化し、コストを削減する可能性を秘めています。^{[ 27 ]} 2010年、Folding@homeはMSMと自由エネルギー計算を用いて、ビリンタンパク質の天然状態を、 X線結晶構造解析によって実験的に決定された結晶構造から1.8オングストローム（Å）の二乗平均平方根偏差（RMSD）以内で予測した。この精度は、本質的に構造を持たないタンパク質を含む、将来のタンパク質構造予測方法に影響を与える。^{[ 39 ]}科学者たちは、Folding@homeを用いて、最後の手段として用いられる抗生物質であるバンコマイシンと、ペニシリンなどの抗生物質を分解できるタンパク質であるβ-ラクタマーゼを研究することで、薬剤耐性を研究してきた。^{[ ‡ 29 ] [ ‡ 30 ]}

化学反応はタンパク質の活性部位で起こる。従来の創薬設計法では、標的タンパク質が単一の固定構造で存在するという仮定の下、この部位に強く結合してその活性を阻害する。しかし、このアプローチは全タンパク質の約 15% にしか有効ではない。タンパク質にはアロステリック部位があり、そこに小分子が結合すると、タンパク質の立体構造が変化し、最終的にタンパク質の活性に影響を与える。これらの部位は魅力的な創薬標的であるが、それらを見つけるには計算コストが非常に高い。2012 年に Folding@home と MSM が、医学的に重要な 3 つのタンパク質 (β-ラクタマーゼ、インターロイキン-2、RNase H)のアロステリック部位の特定に使用された。^{[ ‡30 ] [ 63 ]}

既知の抗生物質の約半分は、メッセンジャーRNAをタンパク質に翻訳することでタンパク質生合成を行う、大きくて複雑な生化学装置である細菌のリボソームの働きを阻害します。マクロライド系抗生物質はリボソームの出口トンネルを塞ぎ、細菌の必須タンパク質の合成を妨げます。2007年、Pande研究室は新しい抗生物質の研究と設計のための助成金を受けました。^{[ ‡10 ]} 2008年には、Folding@homeを使用してこのトンネルの内部と特定の分子がどのように影響するかを研究しました。^{[ 64 ]}リボソームの完全な構造は2011年になってようやく決定され、Folding@homeはリボソームタンパク質のシミュレーションも行っていますが、その機能の多くは依然としてほとんど不明です。^{[ ‡31 ]}

スーパーコンピュータの FLOPS 性能は、従来のLINPACKベンチマークを実行することによって評価されます。この短期的なテストでは、LINPACK がスーパーコンピュータのハードウェアにより効率的にマッピングされるため、実際のタスクでの持続的な性能を正確に反映することが困難です。コンピューティング システムはアーキテクチャと設計が異なるため、直接比較することは困難です。それでも、FLOPS はスーパーコンピューティングで使用される主要な速度指標であり続けています。^{[ 77 ]}対照的に、Folding@home は、作業ユニットが完了するまでにかかる時間を測定することによって、ウォールクロック時間を使用して FLOPS を決定します。 ^{[ 78 ]}

2007 年 9 月 16 日、PlayStation 3 コンソールの参加により、Folding@home プロジェクトは正式に 1 ネイティブペタ FLOPSを超える持続的なパフォーマンス レベルを達成し、あらゆる種類のコンピューティング システムの中で初めてそれを達成しました。^{[ ‡ 32 ] [ 79 ]} 当時Top500で最速のスーパー コンピュータはBlueGene/Lで、​​0.280 ペタ FLOPS でした。^{[ 80 ]}翌年の 2008 年 5 月 7 日、プロジェクトは 2 ネイティブ ペタ FLOPS を超える持続的なパフォーマンス レベルを達成し、^{[ 81 ]続いて 2008 年 8 月[ 82 ] [ 83 ]}と 2008 年 9 月 28 日にはそれぞれ 3 ネイティブ ペタ FLOPS と 4 ネイティブ ペタ FLOPS のマイルストーンを達成しました。^{[ 84 ]} 2009年2月18日、Folding@homeは5ネイティブペタFLOPSを達成し、^{[ ‡ 33 ] [ 85 ]}これらの5つのレベルに達した最初のコンピューティングプロジェクトとなりました。^{[ 86 ] [ 87 ]}比較すると、2008年11月の最速スーパーコンピュータはIBMのRoadrunnerで、1.105ペタFLOPSでした。^{[ 88 ]} 2011年11月10日、Folding@homeのパフォーマンスは6ネイティブペタFLOPSを超え、ほぼ8 x86ペタFLOPSに相当しました。^{[ 79 ] [ ‡ 34 ]} 2013年5月中旬、Folding@homeは7ネイティブペタFLOPSを超え、14.87 x86ペタFLOPSに相当しました。その後、6月21日にネイティブペタFLOPSが8に達し、同年9月9日には17.9 x86ペタFLOPSで9に達した。^{[ 89 ]} 2016年5月11日、Folding@homeは100 x86ペタFLOPSの目標達成に向けて進んでいると発表した。^{[ ‡35 ]}

2020年のコロナウイルスのパンデミックにより、プロジェクトへの認知度と参加が高まり、利用が拡大した。2020年3月20日、Folding@homeはTwitterで、470ペタFLOPSを超えるネイティブ性能で動作していることを発表した。^{[ 90 ]}これは958 x86ペタFLOPSに相当する。^{[ ‡36 ]} 3月25日までに768ペタFLOPS、つまり1.5 x86エクサFLOPSに達し、エクサFLOPSコンピューティングシステムとしては初めてとなった。^{[ 91 ]}

2025年10月31日現在 Folding@homeの計算能力は、ネイティブで12.9ペタFLOPS、またはx86で24.8ペタFLOPSです。^{[ ‡37 ]}

他の分散コンピューティングプロジェクトと同様に、Folding@home はクレジットシステムを通じてプロジェクトへのユーザーのコンピューティング貢献を定量的に評価します。^{[ ‡ 38 ]}特定のタンパク質プロジェクトのすべてのユニットには均一の基本クレジットがあり、これはプロジェクトがリリースされる前に公式の参照マシンでそのプロジェクトの 1 つ以上の作業ユニットをベンチマークすることによって決定されます。^{[ ‡ 38 ]}各ユーザーはすべての作業ユニットを完了するとこれらの基本ポイントを受け取りますが、パスキーを使用することで、計算負荷が高い、または科学的に優先度が高いユニットを確実かつ迅速に完了すると追加のボーナスポイントを受け取ることができます。^{[ ‡ 39 ] [ ‡ 40 ]}ユーザーは、複数のマシン上のクライアントによる作業に対してもクレジットを受け取ることができます。^{[ ‡ 41 ]}このポイントシステムは、付与されるクレジットを科学的結果の価値に合わせようとしています。^{[ ‡ 38 ]}

ユーザーは、チームの下で貢献を登録することができ、そのチームにはすべてのメンバーのポイントが加算されます。ユーザーは独自のチームを作成することも、既存のチームに参加することもできます。場合によっては、チームはインターネット フォーラムなどのコミュニティ主導の支援や募集のソースを持つことがあります。^{[ 92 ]}ポイントは、個人とチームの間でプロジェクトのために最も多くの計算を行うための友好的な競争を促進し、フォールディング コミュニティに利益をもたらし、科学研究を加速させることができます。^{[ ‡38 ] [ 93 ] [ 94 ]}個人とチームの統計は Folding@home の Web サイトに掲載されています。^{[ ‡38 ]}

ユーザーが新しいチームを結成しない場合、または既存のチームに参加しない場合、そのユーザーは自動的に「デフォルト」チームに所属することになります。この「デフォルト」チームのチーム番号は「0」です。統計情報は、この「デフォルト」チームと、特別な名前が付けられたチームの両方について集計されます。

作業単位とは、クライアントが処理するように要求されるタンパク質データのことです。作業単位は、マルコフモデルの状態間のシミュレーションの一部です。作業単位がダウンロードされ、ボランティアのコンピュータによって完全に処理されると、Folding@home サーバーに返送され、サーバーはボランティアにクレジット ポイントを付与します。このサイクルは自動的に繰り返されます。^{[ 93 ]}すべての作業単位には期限が関連付けられており、この期限を超過すると、ユーザーはクレジットを取得できず、ユニットは自動的に別の参加者に再発行されます。タンパク質の折り畳みは逐次的に発生し、多くの作業単位は前の作業単位から生成されるため、作業単位が妥当な期間後に返送されなくても、シミュレーション プロセス全体は正常に進行します。これらの期限のため、Folding@home の最小システム要件は、ストリーミング SIMD 拡張機能 (SSE) を備えた Pentium 3 450  MHz CPUです。^{[ ‡ 41 ]}しかし、高性能クライアントの作業単位は、単一プロセッサクライアントの作業単位よりもはるかに短い期限が設定されています。これは、科学的メリットの大部分がシミュレーションの迅速な完了に依存しているためです。^{[ ‡ 42 ]}

公開前に、ワークユニットは問題のあるものが完全に利用可能にならないように、いくつかの品質保証手順を経ます。これらのテスト段階には、内部、ベータ、および高度なテストが含まれ、その後、Folding@home 全体で最終的な完全リリースが行われます。 ^{[ ‡43 ]} Folding@home のワークユニットは通常、処理中にエラーが発生するまれな場合を除き、1 回のみ処理されます。これが 3 人の異なるユーザーで発生した場合、ユニットは自動的に配布から削除されます。^{[ ‡44 ] [ ‡45 ]} Folding@home サポート フォーラムを使用すると、問題のあるハードウェアに起因する問題と不良ワークユニットに起因する問題を区別できます。^{[ ‡46 ]}

「FahCores」と呼ばれ、しばしば「cores」と略される特殊な分子動力学プログラムは、作業ユニット上でバックグラウンドプロセスとして計算を実行します。 Folding@home のコアの大部分は、最も高速で人気のある分子動力学ソフトウェアパッケージの 1 つであるGROMACS ^{[ 93 ]}に基づいています。これは、主に手動で最適化されたアセンブリ言語コードとハードウェアの最適化で構成されています。^{[ 95 ] [ 96 ]} GROMACS はオープンソースソフトウェアであり、Pande 研究室と GROMACS 開発者の間で協力作業が行われていますが、Folding@home はデータの妥当性を確保するためにクローズドソースライセンスを使用しています。 ^{[ ‡ 47 ]}あまりアクティブではないコアには、ProtoMol と SHARPEN があります。 Folding@home はAMBER、CPMD、Desmond、TINKERを使用していましたが、これらはその後廃止され、現在はアクティブではありません。^{[ ‡ 3 ] [ ‡ 48 ] [ ‡ 49 ]}これらのコアの中には、周囲の溶媒（通常は水）を原子ごとにモデル化する明示的な溶媒和計算を実行するものもあれば、溶媒を数学的な連続体として扱う暗黙的な溶媒和法を実行するものもあります。 ^{[ 97 ] [ ‡ 50 ]}コアはクライアントとは別になっているため、クライアントの更新を必要とせずに科学的手法を自動的に更新できます。コアは定期的に計算チェックポイントを作成するため、中断された場合でも起動時にその時点から作業を再開できます。^{[ 93 ]}

Folding@home の参加者は、自分のパーソナル コンピュータにクライアントプログラムをインストールします。ユーザーはクライアントと対話し、クライアントはバックグラウンドで他のソフトウェア コンポーネントを管理します。クライアントを介して、ユーザーはフォールディング プロセスを一時停止したり、イベント ログを開いたり、作業の進捗状況を確認したり、個人の統計情報を表示したりできます。^{[ ‡ 51 ]}コンピュータ クライアントはバックグラウンドで非常に低い優先度で継続的に実行され、アイドル状態の処理能力を使用するため、通常のコンピュータの使用には影響しません。^{[ ‡ 41 ]}最大 CPU 使用率は、クライアント設定で調整できます。^{[ ‡ 51 ] [ ‡ 52 ]}クライアントは Folding@homeサーバーに接続して作業ユニットを取得し、クライアントの設定、オペレーティングシステム、および基盤となるハードウェア アーキテクチャに適したコアをダウンロードすることもできます。処理後、作業ユニットは Folding@home サーバーに返されます。コンピュータ クライアントは、単一プロセッサ システム、マルチ コア プロセッサシステム、およびグラフィックス処理ユニットに合わせて調整されています。各ハードウェアアーキテクチャの多様性とパワーにより、Folding@homeは多くの種類のシミュレーションを効率的に、かつタイムリーに（数年ではなく数週間または数か月で）完了させることができ、これは科学的に非常に価値があります。これらのクライアントを組み合わせることで、研究者はこれまで計算的に取り組むことが非現実的と考えられていた生物医学的な問題を研究できるようになります。^{[ ‡11 ] [ 93 ] [ ‡42 ]}

プロのソフトウェア開発者が、クライアント側とサーバー側の両方で Folding@home のコードの大部分を担当しています。開発チームには、Nvidia、ATI、Sony、Cauldron Development のプログラマーが含まれています。^{[ ‡ 53 ]}クライアントは、Folding@home の公式 Web サイトまたはその商用パートナーからのみダウンロードでき、Folding@home のコンピュータ ファイルとのみやり取りします。Folding@home のデータ サーバー (ポート8080 、代替として 80) とデータをアップロードおよびダウンロードし、通信は 2048 ビットのデジタル署名を使用して検証されます。^{[ ‡ 41 ] [ ‡ 54 ]}クライアントのグラフィカル ユーザー インターフェイス(GUI) はオープンソースですが、^{[ ‡ 55 ]}クライアントはセキュリティと科学的整合性を理由にプロプライエタリ ソフトウェアとなっています。 ^{[ ‡ 56 ] [ ‡ 57 ] [ 98 ]}

しかし、プロプライエタリソフトウェアを使用するこの論理は議論の的となっている。ライセンスは遡及的に法的領域で強制力を持つ可能性があるが、実行可能バイナリファイルの改変（パッチ適用とも呼ばれる）を実際には防ぐことができないからである。同様に、バイナリのみの配布では、インターネット経由でダウンロード中に中間者攻撃によって実行可能バイナリコードが悪意を持って改変されるのを防ぐことはできない^{[ 99 ]。}また、バイナリ状態（つまりパッチ適用済み）で改変されたバイナリを第三者が再配布したり^{[ 100 ] 、改変後に逆コンパイル[ 101 ]}して再コンパイルしたりすることによっても改変される可能性がある^{[ 102 ] [ 103 ]} 。バイナリファイルとトランスポートチャネルに署名があり、受信者/システムがデジタル署名を検証できる場合を除き、これらの改変は可能である。この場合、不当な改変は検出できるはずだが、常に検出できるとは限らない。^{[ 104 ]}いずれにせよ、Folding@homeの場合、入力データとクライアントソフトウェアによって処理される出力結果の両方がデジタル署名されているため、^{[ ‡ 41 ] [ ‡ 54 ]}作業の完全性はクライアントソフトウェア自体の完全性とは独立して検証できます。  

Folding@home はネットワークにCosmソフトウェアライブラリを使用しています。^{[ 93 ] [ ‡53 ]} Folding@home は 2000 年 10 月 1 日に開始され、生体分子システムを対象とした最初の分散コンピューティングプロジェクトでした。^{[ 105 ]}最初のクライアントはスクリーンセーバーで、コンピュータが使用されていないときに実行されます。^{[ 106 ] [ ‡58 ]} 2004 年に、Pande 研究室はDavid P. Andersonと協力して、オープンソースのBOINCフレームワークで補足クライアントをテストしました。このクライアントは 2005 年 4 月にクローズド ベータ版としてリリースされましたが、^{[ ‡59 ]}この方法は機能しなくなり、2006 年 6 月に棚上げされました。^{[ ‡60 ]}

プレイステーション3

2007 年 3 月～2012 年 11 月まで、Folding@home はPlayStation 3の計算能力を活用しました。その開始当時、メインのストリーミングCell プロセッサは、一部の計算において PC の 20 倍の速度向上を実現し、 Xbox 360などの他のシステムでは得られない処理能力を提供しました。^{[ ‡11 ] [ 111 ]} PS3 の高速性と効率性により、アムダールの法則に従って有益な最適化の機会が生まれ、計算効率と全体的な精度のトレードオフが大きく変化し、計算コストをほとんど増やさずに、より複雑な分子モデルを使用できるようになりました。^{[ 112 ]}これにより、Folding@home は、そうでなければ計算的に不可能だった生物医学計算を実行できるようになりました。^{[ 113 ]}

PS3クライアントはソニーとPandeラボの共同作業で開発され、  2007年3月23日にスタンドアロンクライアントとして初めてリリースされました。 ^{[ ‡11 ] [ 114 ]}このリリースにより、Folding@homeはPS3を使用する最初の分散コンピューティングプロジェクトとなりました。^{[ 115 ]} 翌年の9月18日、PS3クライアントはLife with PlayStationの発売と同時にチャンネルになりました。^{[ 116 ] [ ‡72 ]}導入当時、実行できる計算の種類において、このクライアントはCPUの柔軟性とGPUの速度の中間に位置していました。^{[ 93 ]}しかし、パーソナルコンピュータで実行されるクライアントとは異なり、ユーザーはFolding@homeを実行中にPS3で他のアクティビティを実行することはできませんでした。^{[ 113 ]} PS3の統一されたコンソール環境により、テクニカルサポートが容易になり、Folding@homeのユーザーフレンドリー性が向上しました。^{[ ‡ 11 ]} PS3はGPUにデータを高速ストリーミングする機能も備えており、これは現在のタンパク質ダイナミクスのリアルタイム原子レベルの可視化に使用されました。^{[ 112 ]}

2012年11月6日、ソニーはFolding@home PS3クライアントおよびLife with PlayStationで利用可能なその他のサービスのサポートを終了しました。5年7ヶ月の運用期間中、1500万人以上の ユーザーが Folding@homeに1億時間以上の計算を提供し、病気研究プロジェクトに大きく貢献しました。Pande研究室との協議の後、ソニーはアプリケーションの終了を決定しました。PandeはPlayStation 3クライアントをプロジェクトにとって「ゲームチェンジャー」とみなしていました。^{[ ‡73 ] [ 117 ] [ 118 ]}

V7

V7クライアントはFolding@homeクライアントソフトウェアの第7世代であり、Windows、macOS、Linuxオペレーティングシステム向けの以前のクライアントを完全に書き直し、統合したものです。^{[ ‡80 ] [ ‡81 ]}  2012年3月22日にリリースされました。^{[ ‡82 ]}前バージョンと同様に、V7はバックグラウンドでFolding@homeを非常に低い優先度で実行できるため、他のアプリケーションが必要に応じてCPUリソースを使用できます。インストール、起動、操作が初心者にとってより使いやすく、以前のクライアントよりも研究者に科学的な柔軟性を提供するように設計されています。^{[ ‡83 ]} V7はバグチケットの管理にTracを使用しているため、ユーザーは開発プロセスを確認し、フィードバックを提供できます。^{[ ‡81 ]}

V7 は 4 つの統合要素で構成されています。ユーザーは通常、FAHControl と呼ばれるV7 のオープンソースGUIと対話します。 ^{[ ‡ 55 ] [ ‡ 84 ]}これには初心者、上級者、エキスパートのユーザー インターフェイス モードがあり、1 台のコンピュータから多数のリモート フォールディング クライアントを監視、構成、制御できます。FAHControl は、バックエンドアプリケーションである FAHClient を指示し、FAHClient は各 FAHSlot (またはスロット) を管理します。各スロットは、以前は別個の Folding@home v6 ユニプロセッサ、SMP、またはGPUコンピュータ クライアントの代わりとして機能し、作業ユニットを独立してダウンロード、処理、アップロードできます。PS3 のビューアをモデルにした FAHViewer 機能は、利用可能な場合は、現在処理中のタンパク質のリアルタイム 3D レンダリングを表示します。^{[ ‡ 80 ] [ ‡ 81 ]}

2025年9月現在、V7は引き続き使用可能ですが、推奨されなくなりました。^{[ ‡85 ]}