Розподілені обчислення: як зібрати з миру по гігафлопс на розвиток науки
- Суперкомп'ютери і розподілені мережі
- Використання BOINC
- Учасники розподілених обчислень
- програма заохочень
Ось уже понад шістнадцять років у кожного користувача є хороша можливість внести посильний вклад в розвиток науки. Не потрібні грошові пожертвування і навіть професійний інтерес до вибраного предмету досліджень. Має значення лише те, якими рисами характеру має людина і наскільки сучасні комп'ютери є в його розпорядженні. При вдалому поєднанні цих факторів з'являються надійні вузли мереж розподілених обчислень - одного з найпотужніших інструментів комп'ютерної обробки даних.
Завдяки спільним зусиллям звичайних користувачів вдалося зробити безліч значущих відкриттів. Тільки за останні три роки вони відшукали 53 пульсара, причому останні сім знайшлися зовсім недавно - в кінці серпня 2012 р Результати виконаних досліджень використовуються при розробці лікарських препаратів для лікування цукрового діабету другого типу, хвороб Альцгеймера і Паркінсона, інших важких захворювань. За матеріалами виконаних робіт опубліковані сотні наукових статей.
Суперкомп'ютери і розподілені мережі
Потужні суперкомп'ютери - це крапля в морі. Машин, що є предметом гордості цілих країн і займають перші рядки рейтингу TOP 500, не так вже й багато, і на всіх їх не вистачає. Щоб отримати доступ до суперкомп'ютера, потрібно спочатку обґрунтувати необхідність обраної завдання, а потім, якщо аргументи виявилися переконливими, дочекатися черги та встигнути оптимізувати код для виконання на своєрідній суперкомп'ютерної архітектурі.
Лідери списку TOP 500 на листопад 2012 р
Незважаючи на значні значення пікової продуктивності, необхідний час роботи суперкомп'ютерів може вимірюватися місяцями. Очевидно, що монополізувати цінну машину на такий довгий термін не дозволять. До того ж організацій, яким по кишені рахунки за сотні мегават-годину, що з'їдаються обчисленнями, прямо скажемо, небагато.
Вирішення цієї проблеми існує. Оскільки багато наукові завдання піддаються паралелізації, "осягнути неосяжне" можна по частинах - поділивши їх між ентузіастами.
Мережі розподілених обчислень отримали широку популярність в 1996 році в ході командних змагань з пошуку чисел Мерсенна. Іншим помітним проектом того часу став SETI @ home - колективний пошук сигналів позаземних цивілізацій в даних, зібраних за допомогою радіотелескопів. Знайти інопланетян так і не вийшло, але цей досвід не був марним. Він показав, що проекти таких масштабів можуть успішно працювати навіть на добровільних засадах. А напрацювання SETI @ Home нагоді при підготовці дослідних програм для пошуку радіопульсаров.
Сьогодні будь-якому користувачеві комп'ютера, що працює під управлінням Windows, Linux або OS X, буде потрібно не більше десяти хвилин, щоб приєднатися до однієї з глобальних наукових ініціатив. Для цього в 2002 році Каліфорнійським університетом у Берклі була розроблена платформа з єдиним клієнтським додатком BOINC Manager.
Станом на кінець 2012 р BOINC застосовується в 87 відкритих проектах розподілених обчислень (ще 24 обходяться без нього). Для зручності вони розділені по наукових дисциплін, а їх коротка характеристика доступна також і російською мовою.
Деякі проекти розподілених обчислень на платформі BOINC
Загальна кількість учасників на кінець 2012 року становить близько 2,5 мільйона. При цьому число комп'ютерів, провідних обчислення, перевалило за сім мільйонів, а сумарна продуктивність оцінюється в сім петафлопс - це могутніше, ніж суперкомп'ютер JUQUEEN, що займає п'ятий рядок листопадового рейтингу TOP 500.
Використання BOINC
Нецільове використання BOINC ефективно присікається. Люди, які стоять за платформою, уважно стежать за дотриманням умов ліцензії. Проекти, які порушують правила, відхиляють і закривають - особливо в тому випадку, якщо під виглядом фундаментальних досліджень добровольцям намагаються підсунути комерційні завдання. Це відбувається не так уже й рідко: ідея безкоштовно скористатися чужою працею приваблює багатьох.
Відхилені проекти зі списку підтримують прискорення на ДП
Це не означає, що BOINC принципово налаштований проти комерції. Організації (в тому числі комерційні) можуть використовувати платформу BOINC і свої комп'ютери для вирішення практично будь-яких завдань. Правила лише забороняють залучати волонтерів до проектів, який передбачає отримання прибутку.
Варіанти використання платформи BOINC
Учасники розподілених обчислень
Велика частина проектів - міжнародні. Найактивнішу участь беруть Німеччина і Євросоюз в цілому. Внесок наукових установ Росії поки порівняно малий, проте за рахунок звичайних користувачів російський сегмент учасників BOINC в світовому масштабі виглядає солідно.
Сумарна продуктивність вузлів мережі на платформі BOINC в світі
Хорошим способом привернути увагу і збільшити продуктивність мереж розподілених обчислень вважається проведення різноманітних конкурсів. Ця таблиця з результатами учасників змагання BOINC за правилами чемпіонату "Формули-1" говорить сама за себе (синім кольором відзначені міжнародні команди).
Змагання за правилами "Формули-1" в області розподілених обчислень
Якщо не брати до уваги конкурсів, то навіть в популярних проектах левову частку роботи виконує жменька активних користувачів. Подивіться хоча б статистику проекту Einstein @ home станом на початок грудня 2012 р
Загальна кількість і частка активних учасників проекту Einstein @ home
В останньому рядку враховуються ті учасники, які за останні два тижні виконали розрахунок хоча б одного надісланого завдання. Як бачимо, їх частка складає всього 7,5 відсотка. Решта - напівмертві душі.
програма заохочень
Така динаміка частково пояснюється малою віддачею, яку користувачі відчувають від проекту. Крім усвідомлення факту, що вони внесли певний внесок в розвиток науки, і таких ось "сертифікатів", вони зазвичай не отримують нічого.
Сертифікати учасника проектів BOINC
Іноді бувають передбачені й інші заохочення. Користувачам, на чиїх комп'ютерах був оброблений пакет даних, що дозволив зробити відкриття, можуть надіслати підтверджує цей факт документи. Правда, навіть в цьому випадку все, як правило, обмежується поздоровленням в електронній формі - дарма що людина, можливо, брав участь в розподілених обчисленнях роками.
Грошові винагороди і зовсім рідкість, незважаючи на те що їх ефективність очевидна. Не останню роль в успішному поступі проекту пошуку чисел Мерсенна зіграли грошові призи, які виплачуються Фондом електронних рубежів (EFF) за перебування простого числа, що складається з більш ніж N десяткових цифр.
Втім, розподілені обчислення не зупиняються. Людей, які вважають, що майбутнє куди цікавіше творити, ніж просто чекати його, поки вистачає. Розділяють цю точку зору можуть прямо зараз відправитися на сторінку завантаження BOINC і спробувати внести свій малий, але реальний внесок в науку.
продовження: налаштовуємо клієнт BOINC і вибираємо проект .