Järgmine suur asi teaduses on juba taskus

Superarvutid on kaasaegse teaduse oluline osa. Arvestades numbreid ja tehes arvutusi, mille üksi sooritamiseks kuluks eoone, aitavad nad meil teha asju, mis muidu võimatu, nagu orkaani lennutrajektooride ennustamine, tuumakatastroofide simuleerimine või eksperimentaalsete ravimite mõju inimesele modelleerimine rakud. Kuid sellel arvutusvõimsusel on hind - sõna otseses mõttes. Superarvutist sõltuvad uuringud on kurikuulsalt kallid. Pole haruldane, et teadusasutused maksavad superarvuti ühe tunni kasutamise eest kuni 1000 dollarit ja mõnikord rohkem, olenevalt vajalikust riistvarast.

Kuid viimasel ajal on üha enam teadlasi hakanud suurte ja kallite superarvutite asemel kasutama oma arvukahjulike vajaduste rahuldamiseks teistsugust meetodit: hajutatud superarvutit. Tõenäoliselt olete sellest varem kuulnud. Selle asemel, et teatud ülesande täitmisel tugineda ühele tsentraliseeritud arvutile, tõmbab see rahvastikupõhise andmetöötlusstiil arvutusvõimsus vabatahtlike hajutatud võrgust, tavaliselt käivitades koduarvutites spetsiaalse tarkvara või nutitelefonid. Üksiti pole need vabatahtlikud arvutid eriti võimsad, kuid kui neid piisavalt kokku ühendada, nende kollektiivne võimsus võib kergesti varjutada mis tahes tsentraliseeritud superarvuti oma - ja sageli murdosa võrra. kulu.

Viimastel aastatel on seda tüüpi võrdõiguslikud andmetöötlusprojektid läbi elanud renessansilaadset ja Kuna meie seadmete töötlemisvõimsus aina paraneb, tundub, et järgmine suur asi teaduses võiks olla nutitelefoni taskus.

Sünd ja buum

Vabatahtliku andmetöötluse kontseptsioon on olnud kasutusel aastakümneid, kuid alles 1990. aastate lõpus – kui personaalarvutid olid jõudnud paljudesse USA majapidamistesse – see hakkas tõesti võtma väljas.

1999. aastal käivitasid UC Berkeley ja Stanfordi teadlased kaks projekti, mis saavutasid märkimisväärse meediakajastuse ja laialdase kasutuselevõtu: SETI@home, mis julgustas arvutikasutajaid registreeruma ja värbama oma protsessoreid raadioteleskoobi andmete analüüsimiseks ja Folding@home, mis kasutas seda arvutusvõimsust keerukate valkude voltimiseks.

Mõlemad projektid olid avalikkuse seas tohutud hitid. SETI@Home tundis tegelikult nii tohutut esialgset huvi, et see ületas projekti serverid ja põhjustas sagedasi avariisid. Kuid pärast seda murrangulist edu huvi lõpuks tasandus, vaibus ja lõpuks viis projekti loojad sulgege see 20 aasta pärast.

Folding@home ei tabanud aga sama saatust. Umbes sel ajal, kui SETI@home projekt lõppes, avanes Folding@home’i võimalus särada: COVID-19 puhang. Vahetult pärast pandeemiat liitus projektiga enam kui miljon uut vabatahtlikku, kes sisuliselt lõid oli maailma kiireim superarvuti – üks võimsam kui 500 parimat traditsioonilist superarvutit kombineeritud. Nende töö oli lihtne, kuid aitas kaasa mõnede kõige keerukamate haiguste, sealhulgas COVID 19: voldikvalgud.

Valgud on otsustava tähtsusega, et mõista, kuidas näiteks viirus reageerib inimese immuunsüsteemile ja saastab seda. Oma loomulikus olekus on valgud volditud kujul ja need rulluvad lahti, et näiteks siduda ja pärssida meie keha kaitsemehhanisme. Terapeutiliste vahendite kavandamiseks viivad teadlased läbi simulatsioone, et uurida valgu lahtivoltimise järjestust, kuid see on väga ressursimahukas ja aeganõudev protsess. Seal astubki Folding@home sisse. See mitte ainult ei vähenda märkimisväärselt kulusid, vaid kiirendab mõnel juhul ka arengut kuude ja isegi aastate võrra.

Kui Folding@home'i vabatahtlikud installivad tarkvara, võtavad nende masinad osa suuremast ülesandest ja töötlevad neid taustal. Tulemused saadetakse pilve kaudu tagasi uurimisrühma laboritesse, kus need koondatakse ja üle vaadatakse.

Tulemused on mitmel korral olnud murrangulised. 2021. aastal suutsid teadlased suuresti tänu Folding@home'i arvutusvõimsuse kasvule avastada, miks COVID-19 variandid olid laastavamad. Lisaks aitas see välja töötada COVID-19 viirusevastast ravimit, mis liigub nüüd kliiniliste uuringute poole. Lisaks sellele on Folding@home kaasa aidanud ka mitmeid olulisi läbimurdeid muude haiguste, nagu Alzheimeri tõbi, Parkinsoni tõbi ja vähk, puhul.

Ilma rahvapõhise andmetöötluseta on dr Gregory R. Bowman, Folding@home'i direktor ja Washingtoni ülikooli meditsiinikooli dotsent St. Louisis (Missouris) ütleb: „Sellel tööl oleks maksavad pilves sadu miljoneid dollareid, muutes selle meie või enamiku teiste jaoks majanduslikult võimatuks. Ta lisas: "Arvutusvõimsus on mängu muutev."

Uut tüüpi kodanikuteadus

Põnev on see, et sellised projektid nagu Folding@home ei ole ainus viis, kuidas teadlased nutitelefonide võimsust ära kasutavad. Mõnikord pole töötlemata arvutusvõimsus eriti oluline ja teadlased vajavad lihtsalt laiemat teabe spekter – teavet saavad koguda vaid tuhanded inimesed üle maailma toimetama.

Näiteks tänavu märtsis käivitas Euroopa Kosmoseagentuur oma Camaliot kampaania, mille eesmärk on täiustada ilmarakendusi, kasutades inimeste sisemuses olevat GPS-vastuvõtjat loominguliselt Android telefonid. Näete, et alati, kui teie telefon pingib satelliite navigeerimiseks, vastavad nad kellaaja ja asukohaga ning telefonid arvutavad välja asukoha selle põhjal, kui kaua iga sõnumi saabumine aega võttis. Iga signaali jaoks kuluv aeg võib teadlasi paremini teavitada atmosfääri omadustest, näiteks selles sisalduva veeauru kogusest, mis omakorda võib aidata ennustada täpsemaid vihmaprognoose. Kuid ESA meeskond saab seda tegevust teostada ainult nii paljudes kohtades.

Camalioti rakendus võimaldab Android-telefonide omanikel üle maailma ESA projekti panustada. See pingib korduvalt inimeste telefonidest pärit satelliite ja saadab kogutud vastuseandmed tagasi ESA baasi.

Camaliotiga loodab ESA koguda andmeid sellistest piirkondadest nagu Aafrika, mis pakuvad ionosfääri seisukohalt suurt huvi ja mida agentuuri aruanne ei hõlma. georuumiliselt piiratud tsentraliseeritud meetodid, ütles Euroopa Kosmoseagentuuri teadusdirektoraat ja Camalioti kampaania juht Vicente Navarro Digitalile. Trendid.

Sissehakkamine

Kuid küsimus jääb: miks peaks keegi oma seadme võimsust tasuta laenutama? Lisaks kõrgetele elektriarvetele mõjutab see ka teie telefonide ja arvutite jõudlust ja tervist. Kuid isegi nende varjukülgede juures on paljude jaoks, nagu Jeffrey Brice, helidisainer, kes on alates 2007. aastast valke voltinud, vastus üsna lihtne: teha head.

"Olin mõnda aega huvitatud krüptorahast," ütles Brice, "kuid sama riistvara kasutamine Folding@home'i jaoks tundus seadmete parem, eetilisem ja heategevuslikum kasutamine."

Teiste jaoks on see passiivse sissetuleku allikas. Osalemise julgustamiseks on mõned juhtivad Folding@home'i rühmad loonud annetuspõhised krüptokogukonnad, mis jagavad igal nädalal olenevalt panustest selliseid valuutasid nagu Dogecoin. Samamoodi premeerib Camaliot oma suurimaid panustajaid vautšeritega.

Kuna arvutikiibid jõuavad peaaegu kõigesse, on CureCoini asutaja Josh Smith a Krüptovaluuta Folding@home'i vabatahtlike premeerimiseks, näeb ette veelgi helgemat tulevikku ühishankega teadusele projektid. "Kui saavutame oma kõrged võimsuseesmärgid, on meie planeedi tulevikule mõjuv lainetus midagi, mida kunagi ei unustata," ütles ta.

Toimetajate soovitused

• Teie järgmisel Maci monitoril võib olla see geniaalne uus funktsioon
• Intel arvab, et teie järgmine protsessor vajab AI-protsessorit – siin on põhjus
• Uus aruanne näitab, et Apple'i kaks salajast projekti on tema "järgmine suur asi"
• Siin on, mida trendi analüüsiv A.I. arvab, et see on järgmine suur asi tehnikas
• Teaduse kõla: miks heli on Marsi uurimise järgmine piir?