Tieteen seuraava iso asia on jo taskussasi

Supertietokoneet ovat olennainen osa modernia tiedettä. Murskaamalla lukuja ja suorittamalla laskelmia, joiden suorittaminen itsellämme kestäisi aioneja, ne auttavat meitä tekemään asioita, jotka muutoin olla mahdotonta, kuten ennustaa hurrikaanin lentoreittejä, simuloida ydinkatastrofeja tai mallintaa, kuinka kokeelliset lääkkeet voivat vaikuttaa ihmisiin soluja. Mutta tällä laskentateholla on hintansa - kirjaimellisesti. Supertietokoneista riippuvainen tutkimus on tunnetusti kallista. Ei ole harvinaista, että tutkimuslaitokset maksavat yli 1 000 dollaria yhdestä supertietokoneen käytöstä ja joskus enemmänkin tarvittavasta laitteistosta riippuen.

Mutta viime aikoina yhä useammat tutkijat eivät luottaneet suuriin, kalliisiin supertietokoneisiin, vaan ovat ottaneet käyttöön toisen menetelmän numerotarpeidensa ratkaisemiseksi: hajautetun supertietokoneen. Olet luultavasti kuullut tästä aiemmin. Sen sijaan, että luottaisimme yhteen keskitettyyn tietokoneeseen tietyn tehtävän suorittamisessa, tämä joukkolähdetetty laskentatyyli vetää laskentatehoa hajautetusta vapaaehtoisten verkosta, tyypillisesti käyttämällä erityisiä ohjelmistoja kotitietokoneissa tai älypuhelimet. Yksittäin nämä vapaaehtoiset tietokoneet eivät ole erityisen tehokkaita, mutta jos yhdistät niitä tarpeeksi, niiden kollektiivinen teho voi helposti peittää minkä tahansa keskitetyn supertietokoneen voiman – ja usein vain murto-osalla kustannus.

Muutaman viime vuoden aikana tällaiset vertaislaskentaprojektit ovat kokeneet jonkinlaista renessanssia, ja kun laitteidemme prosessointiteho paranee jatkuvasti, näyttää siltä, ​​​​että seuraava suuri asia tieteessä voisi olla älypuhelin taskussasi.

Syntymä ja nousukausi

Vapaaehtoisen tietojenkäsittelyn käsite on ollut olemassa vuosikymmeniä, mutta vasta 1990-luvun lopulla – jolloin henkilökohtaisia ​​tietokoneita oli päässyt useisiin yhdysvaltalaisiin kotitalouksiin – että se todella alkoi vaatia vinossa.

Vuonna 1999 UC Berkeleyn ja Stanfordin tutkijat käynnistivät kaksi projektia, jotka saivat huomattavan medianäkyvyyden ja laajan hyväksynnän: SETI@home, joka rohkaisi PC-käyttäjiä rekisteröitymään ja palkkaamaan prosessorit analysoimaan radioteleskooppidataa, ja Folding@home, joka käytti tätä laskentatehoa monimutkaisten proteiinien taittamiseen.

Molemmat hankkeet saavuttivat suuren yleisön suosion. SETI@Home koki niin valtavan alkukiinnostuksen, että se valtasi projektin palvelimet ja aiheutti usein onnettomuuksia. Mutta tämän läpimurtomenestyksen jälkeen kiinnostus lopulta tasaantui, laantui ja johti lopulta projektin luojat sulje se 20 vuoden kuluttua.

Folding@home ei kuitenkaan kokenut samaa kohtaloa. Noin aikoihin, kun SETI@home-projekti oli loppumassa, Folding@homen mahdollisuus loistaa ilmestyi: COVID-19-epidemiasta. Pian pandemian iskemisen jälkeen yli miljoona uutta vapaaehtoista liittyi projektiin ja loi tehokkaasti mitä oli maailman nopein supertietokone – yksi tehokkaampi kuin 500 parasta perinteistä supertietokonetta yhdistetty. Heidän työnsä oli yksinkertainen, mutta avainasemassa joidenkin monimutkaisimpien sairauksien murtamisessa, mukaan lukien COVID 19: taita proteiinit.

Proteiinit ovat ratkaisevan tärkeitä sen ymmärtämisessä, miten esimerkiksi virus reagoi ihmisen immuunijärjestelmään ja saastuttaa sen. Natiivitilassaan proteiinit ovat laskostetussa muodossa, ja ne avautuvat esimerkiksi sitomaan ja tukahduttamaan kehomme puolustusta. Suunnitellakseen terapeuttisia menetelmiä tutkijat suorittavat simulaatioita tutkiakseen proteiinin avautumissekvenssiä – mutta se on resursseja vaativa ja aikaa vievä prosessi. Siinä Folding@home astuu sisään. Se ei ainoastaan ​​leikkaa dramaattisesti kustannuksia, vaan myös nopeuttaa kehitystä kuukausilla ja joissakin tapauksissa jopa vuosilla.

Kun Folding@home-vapaaehtoiset asentavat ohjelmiston, heidän koneensa ottavat osan suuremmasta tehtävästä ja käsittelevät ne taustalla. Tulokset lähetetään takaisin tutkimusryhmän laboratorioihin pilven kautta, jossa ne kootaan ja tarkistetaan.

Tulokset ovat useaan otteeseen olleet uraauurtavia. Vuonna 2021 tutkijat pystyivät selvittämään, miksi COVID-19:n muunnelmat olivat tuhoisampia, mikä johtuu suurelta osin Folding@homen laskentatehon noususta. Lisäksi se auttoi kehittämään COVID-19-viruslääkkeitä, joka on nyt siirtymässä kohti kliinisiä tutkimuksia. Tämän lisäksi Folding@home on auttanut myös monia merkittäviä läpimurtoja muiden sairauksien, kuten Alzheimerin, Parkinsonin ja syövän, hoidossa.

Ilman joukkolähdettyä tietojenkäsittelyä tohtori Gregory R. Bowman, Folding@homen johtaja ja apulaisprofessori Washingtonin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa, St. Louisissa, Missourissa, sanoo: "Tällä työllä olisi maksaa satoja miljoonia dollareita pilvessä, mikä tekee siitä taloudellisesti mahdotonta meille tai useimmille muille." Hän lisäsi: "Laskentateho on pelin muuttava."

Uudenlainen kansalaistiede

Jännittävää on, että Folding@homen kaltaiset projektit eivät ole ainoa tapa, jolla tiedemiehet hyödyntävät älypuhelimien tehoa. Joskus raaka laskentateho ei ole erityisen tärkeä, ja tutkijat tarvitsevat vain laajempaa tiedon kirjo – tietoa vain tuhannet ihmiset ympäri maailmaa voivat kerätä ja toimittaa.

Esimerkiksi tämän vuoden maaliskuussa Euroopan avaruusjärjestö käynnisti sen Camaliot -kampanja, joka pyrkii parantamaan sääsovelluksia hyödyntämällä luovasti ihmisten GPS-vastaanotinta Android puhelimet. Näet, aina kun puhelimesi lähettää ping-kutsua satelliiteille navigointia varten, ne vastaavat ajan ja sijainnin kanssa, ja puhelimet laskevat sijaintinsa sen perusteella, kuinka kauan kunkin viestin saapuminen kesti. Kunkin signaalin aika voi kertoa tutkijoille paremmin ilmakehän ominaisuuksista, kuten siinä olevan vesihöyryn määrästä, mikä puolestaan ​​voi auttaa ennustamaan tarkempia sadeennusteita. Mutta ESA-tiimi voi suorittaa tämän toiminnon vain niin monesta paikasta.

Camaliot-sovelluksen avulla Android-puhelinten omistajat ympäri maailmaa voivat osallistua ESAn projektiin. Se pingaa toistuvasti satelliitteja ihmisten puhelimista ja lähettää keräämänsä vastaustiedot takaisin ESAn tukikohtaan.

Camaliotin avulla ESA toivoo saavansa tietoja Afrikan kaltaisilta alueilta, jotka ovat erittäin kiinnostavia ionosfäärin näkökulmasta ja joita viraston tiedot eivät kata hyvin. geospatiaalisesti rajoitetut keskitetyt menetelmät, Vicente Navarro, Euroopan avaruusjärjestön tiedeosasto ja Camaliot-kampanjan johtaja, kertoi Digitalille. Trendit.

Sirpalee sisään

Mutta kysymys jää: miksi kukaan lainaisi laitteensa tehoa ilmaiseksi? Sähkölaskujen nousun lisäksi tämä vaikuttaa myös puhelimesi ja tietokoneesi suorituskykyyn ja terveyteen. Mutta jopa noista haitoista huolimatta monille, kuten Jeffrey Bricen, äänisuunnittelijalle, joka on taittanut proteiineja vuodesta 2007, vastaus on melko yksinkertainen: tehdä hyvää.

"Olin kiinnostunut kryptovaluutoista jonkin aikaa", Brice sanoi, "mutta saman laitteiston käyttäminen Folding@homeen vaikutti paremmalta, eettisemältä ja hyväntekeväisemmältä laitteiden käytöltä."

Toisille se on passiivisen tulon lähde. Osallistumisen kannustamiseksi jotkin johtavat Folding@home-ryhmät ovat perustaneet lahjoitusvetoisia kryptoyhteisöjä, jotka jakavat Dogecoinin kaltaisia ​​valuuttoja viikoittain lahjoitusten mukaan. Samoin Camaliot palkitsee tärkeimmät avustajansa lahjakorteilla.

Kun tietokonesirut pääsevät lähes kaikkeen, CureCoinin perustaja Josh Smith a kryptovaluutta Folding@home-vapaaehtoisten palkitsemiseen, ennakoi entistäkin valoisampaa tulevaisuutta joukkorahoitteiselle tieteelle hankkeita. "Jos saavutamme korkeat kapasiteettitavoitteemme, planeettamme tulevaisuuden heijastusvaikutus on jotain, jota ei koskaan unohda", hän sanoi.

Toimittajien suositukset

• Seuraavassa Mac-näytössäsi voi olla tämä nerokas uusi ominaisuus
• Intel uskoo, että seuraava suorittimesi tarvitsee tekoälyprosessorin – tässä syy
• Uusi raportti osoittaa, että Applen kaksi salaista projektia ovat sen "seuraava iso asia"
• Tässä on trendejä analysoiva A.I. uskoo olevan seuraava iso asia tekniikassa
• Tieteen ääni: Miksi ääni on Marsin tutkimuksen seuraava raja