Nauka@Home разпределено изчисление на компютър
Споделете в социалните мрежи:
В близкото минало бяха създадени специални изчислителни клъстери за научни изчисления, но тяхната мощност не е неограничена и постоянно не е достатъчна за обработка на всички данни. Следователно учените трябваше да търсят достъп до нови изчислителни ресурси. Вместо да купят още един скъп компютър, те поеха по алтернативен път и започнаха да използват компютрите на обикновените потребители, които дариха за изчисления в името на науката.
Отначало тази идея изглеждаше необещаваща, защото в средата на 90-те години, когато първите мрежи за разпределени изчисления в сегашния им вид едва започваха да се появяват, честотата на процесорите едва надхвърляше прага от 100 MHz, Интернет беше рядък и достъпът до наистина голям брой компютри беше изключен.
Въпреки това развитието на световната мрежа и увеличаването на производителността на процесора в пълно съответствие със закона на Мур доведе до факта, че сега разпределените мрежи се конкурират при равни условия с най-добрите суперкомпютри и, за разлика от тях, те непрекъснато се подобряват и не струват нито стотинка.
Разглеждайки промените в разпределените мрежи през последните няколко години, веднага могат да бъдат отбелязани няколко ключови точки.
Вероятно най-важната и все още не напълно разкрита стъпка беше преходът към GPU изчисления, което в някои случаи ускорява изчисленията с порядък. Значителна роля изиграха и оптимизирането на изчислителните алгоритми за многоядрени процесори, възможността за едновременно извършване на изчисления на CPU и GPU, поддръжката на 64-битови изчисления, появата на клиенти за игрови конзоли, поддръжката на алтернативни операционни системи (Mac OS X, Linux), бързото разпространение на Интернет и, което е важно,забележимо опростяване на клиентите, които вече не изискват потребителите да стартират изчисления през командния ред.
Сравнение със суперкомпютри
Разпределените изчислителни мрежи вече се наричат виртуални суперкомпютри, а префиксът „виртуални“ се използва по-скоро за разграничаване от класическите суперкомпютри, тъй като и двата типа изчислителни системи са почти на едно ниво по отношение на скоростта.
Ако тези виртуални изчислителни системи бъдат поставени в списъка на суперкомпютрите, те ще бъдат притиснати между третия и четвъртия ред на класацията, доста пред най-близкия конкурент (производителността на SuperMUC, който в момента заема четвърто място, е 3,1 petaFLOPS).
Boinc трябва да бъде около три пъти по-бърз, за да се изкачи до първото място, тъй като Sequoia (в момента най-бързият суперкомпютър в света) има рейтинг от 20,1 petaFLOPS. Като се има предвид, че този компютър беше напълно работещ едва това лято, може да се предположи, че разпределените изчислителни системи ще могат да поемат водеща роля в рамките на няколко години, дори с появата на нови суперкомпютри.
Основни области на изследване
Без съмнение разпределените изчисления вече са се превърнали в широко разпространено явление, следователно сред тях можете да намерите проекти, които решават почти всеки научен проблем. Най-популярните проекти обаче са фокусирани върху решаването на доста тесен кръг от проблеми. На първо място, това е медицина (изследване на протеини и търсене на лекарства), прогнозиране на климата, изследване на космоса (търсене на извънземни сигнали, правилни модели на Вселената, екзопланети), тестване на математически и физически теории.
каксвържете се към разпределена изчислителна мрежа
Ако решите, че намирането на лекове за понастоящем нелечими болести или прогнозирането на изменението на климата на Земята са задачи, заслужаващи да посветите компютъра си на тях, тогава доброволното даряване на изчислителна мощност за който и да е от тези проекти не е никак трудно.
Най-лесният начин да направите това е да изтеглите BOINC клиента и да стартирате съветника за добавяне на нов проект. На една от стъпките ще трябва да се регистрирате (което може да се направи директно в програмата), това са всички трудности. Ако има затруднения с избора на конкретен проект, тогава можете да посочите няколко наведнъж и те ще бъдат разгледани на свой ред.
По подразбиране BOINC използва компютъра през цялото свободно време, но задава изчисленията си на най-нисък приоритет, така че ресурсите на процесора да се използват последни от клиента.
Що се отнася до паметта, концепцията за приоритет тук не е приложима и тъй като при многоядрени процесори BOINC стартира няколко копия на изчисления наведнъж, всяко от които може да заема няколкостотин мегабайта в паметта (не всички проекти се нуждаят от такива обеми), все още е по-добре да поставите на пауза изчисленията в игри и други взискателни приложения, което може да се направи директно в клиента.
Повече фини настройки могат да бъдат направени в опциите на BOINC, като се уточнят часовете на използване на компютъра, периодът на бездействие на компютъра, след който могат да започнат изчисленията, и количеството мощност на процесора (в проценти), достъпно за клиента.
Точки за участие
В повечето проекти се дават точки за участие. Техният брой пряко зависи от сложността на изчисленията, следователно, колкото по-продуктивен е компютърът и колкото по-дълго се използва, толкова повече точки се присъждат. Всеки потребител има свои собственистраница със статистика, където можете да видите индивидуалните и отборните места в генералното класиране (държавата, посочена при регистрацията, се използва като отбор по подразбиране).
Според уебсайта на Ukraine - Distributed Computing Team, Украйна основно заема места във втората - четвъртата десетка в отборното класиране, въпреки че понякога се издига по-високо и дори води в един проект.
Представени проекти
Boinc не е разпределена мрежа в традиционния смисъл, а по-скоро посредник между проекти и потребители. Boinc първоначално е разработен като клиент за SETI@home, но сега можете да се свържете с десетки други проекти с него.
Най-мощният проект за изследване на климата на Земята. Той се занимава с моделиране на метеорологичните условия на бъдещето (до 2080 г.), като взема предвид различни входни данни. В момента в актива си има няколко милиона изчислени комбинации. Проектът стартира през 2003 г.
Проектът търси гравитационни вълни, чието съществуване все още не е доказано, но съществуването им е теоретично предсказано от Айнщайн преди почти сто години.
За откриване на гравитационни вълни се обработват данни от радиотелескопи и специални спътници, които наблюдават въртящи се неутронни звезди (пулсари). По време на съществуването на проекта са открити повече от три дузини такива обекти.
Einstein@home стартира през 2005 г. и в момента има процесорна мощност от приблизително 0,5 petaFLOPS.
Един от най-популярните медицински проекти, включващ виртуално проектиране и изследване на свойствата на нови протеини, което може да допринесе за откриването на лекарства за нелечими в момента заболявания.
Един от ветераните на разпределените изчисления.Стартирали през 1999 г. и по този начин, след десетилетия на търсене на извънземни сигнали в подземията на научните лаборатории, конвенционалните компютри също се включиха в декодирането на космическите радиовълни.
Въпреки тринадесет години опит, проектът все още не е получил нито един резултат, сравним по скандалност с Wow! Изчислителната мощност на проекта е приблизително 0,5 petaFLOPS.
Интересен проект, чиято цел е да създаде търсачка на принципа на разпределените изчислителни мрежи.
Основната задача на клиента, работещ на компютър, е индексирането на страници. За разлика от други типове разпределени изчисления, Majestic-12 има много скромни изисквания за мощност на компютърна обработка, но е много интензивна честотна лента.
Проектът е предназначен да опрости разбиването на пароли. Вместо да преминава през милиони комбинации всеки път за една конкретна последователност от знаци, RainbowCrack генерира хешове на всяка парола, като използва различни методи и ги записва в специални таблици, откъдето всяка парола може да бъде получена от този хеш много по-бързо.
В момента таблиците на RainbowCrack вече заемат стотици гигабайти и ви позволяват да намерите всяка парола с дължина до седем знака (състояща се от букви, цифри и други знаци) за няколко минути, криптирана с помощта на няколко различни алгоритъма (LanMan, MD5, SHA1 и др.).
Проект за създаване на изкуствен интелект, способен да възприема и обработва информация в езикова форма.
Проектът все още е в процес на разработка и е предназначен за търсене на екзопланети, ввключително земен тип.
Проект за търсене на оптимални стратегии за откриване на астероиди, преминаващи близо до Земята.
Изобразяването на 3D анимация е много ресурсоемка задача, така че имаше място за нея в разпределените изчисления. Докато Burp е в бета етап, което означава, че сцените, заредени за рендиране, не е задължително да бъдат издадени на някого като задачи или може да бъдат издадени със закъснение, но след пълно стартиране рендирането на всички входящи проекти е гарантирано.
Проектът за пресъздаване на триизмерен модел на нашата Галактика, който ви позволява да разберете историята на формирането на Млечния път.
Освен това се изчисляват процесите на сблъсък и сливане на галактики.
Проектът се занимава със създаването на виртуални модели на Вселената и последващото сравнение на техните свойства със свойствата на наблюдаваната Вселена, за да се намери най-подходящият модел. След това получените данни могат да се използват за планиране на нови астрофизични изследвания и експерименти, както и за по-добра подготовка за анализ на данни, идващи от най-новите космически мисии.
Проектът търси най-добрите органични молекули за създаване на нов тип слънчеви панели, както и оптимални полимерни мембрани за горивни клетки.
Както подсказва името, тези, както и бъдещите задачи, са насочени към изследване на алтернативни, екологични източници на енергия.
Проект за изчисляване на магнитни конфигурации на цилиндрични нано-елементи. Интересно е, че това е единственият проект от такова високо ниво, стартиран в Украйна (разработен и поддържан от служител на Донецкия физико-технологичен институт).