A tudomány következő nagy dolga már a zsebében van

A szuperszámítógépek a modern tudomány elengedhetetlen részét képezik. Számok roppantásával és olyan számítások elvégzésével, amelyek eonokba telnek el, mire mi, emberek magunk elvégezzük, segítenek nekünk olyan dolgokat megtenni, amelyek egyébként lehetetlen, például hurrikán repülési útvonalának előrejelzése, nukleáris katasztrófák szimulálása vagy annak modellezése, hogy a kísérleti gyógyszerek hogyan hatnak az emberre sejteket. De ennek a számítási teljesítménynek ára van – szó szerint. A szuperszámítógép-függő kutatás köztudottan drága. Nem ritka, hogy a kutatóintézetek akár 1000 dollárt is fizetnek egy órányi szuperszámítógép-használatért, és néha többet is, a szükséges hardvertől függően.

Az utóbbi időben azonban ahelyett, hogy nagy, drága szuperszámítógépekre hagyatkozna, egyre több tudós választ egy másik módszert a számmegszorító szükségleteihez: az elosztott szuperszámítógépekhez. Valószínűleg hallottál már erről. Ahelyett, hogy egyetlen, központosított számítógépre hagyatkozna egy adott feladat elvégzésében, ez a tömeges számítástechnikai stílus számítási teljesítmény önkéntesek elosztott hálózatából, jellemzően speciális szoftver futtatásával otthoni PC-ken ill okostelefonok. Ezek az önkéntes számítógépek külön-külön nem túl erősek, de ha eléggé összefűzi őket, kollektív erejük könnyen elhomályosíthatja bármely központi szuperszámítógépét – és gyakran a töredékéért. költség.

Az elmúlt néhány évben az ilyen peer-to-peer számítástechnikai projektek valamiféle reneszánszukat élték át, és Mivel eszközeink feldolgozási teljesítménye folyamatosan javul, úgy tűnik, hogy a következő nagy dolog a tudományban a okostelefon a zsebében.

A születés és a fellendülés

Az önkéntes számítástechnika koncepciója évtizedek óta létezik, de csak az 1990-es évek végén – amikor A személyi számítógépek számos amerikai háztartásba bekerültek – ez valóban elkezdődött ki.

1999-ben az UC Berkeley és a Stanford kutatói két projektet indítottak, amelyek jelentős médiavisszhangot és széles körű elterjedtséget nyertek: SETI@home, amely arra ösztönözte a PC-felhasználókat, hogy regisztráljanak, és vegyék igénybe CPU-jukat a rádióteleszkóp adatok elemzéséhez, és Folding@home, amely ezt a számítási teljesítményt használta fel összetett fehérjék hajtogatására.

Mindkét projekt hatalmas sikert aratott a közvélemény körében. A SETI@Home valójában olyan hatalmas kezdeti érdeklődést tapasztalt, hogy túlterhelte a projekt szervereit és gyakori összeomlást okozott. Ám a kitörési siker után az érdeklődés végül kiegyenlített, alábbhagyott, és végül arra késztette a projekt alkotóit, hogy 20 év után állítsa le.

A Folding@home azonban nem jutott erre a sorsra. Körülbelül a SETI@home projekt végéhez közeledve megjelent a Folding@home lehetősége, hogy ragyogjon: a COVID-19 járvány. Nem sokkal a világjárvány kitörése után több mint egymillió új önkéntes csatlakozott a projekthez, és gyakorlatilag mit hoztak létre a világ leggyorsabb szuperszámítógépe – eggyel erősebb, mint a legjobb 500 hagyományos szuperszámítógép kombinált. Feladatuk egyszerű volt, de fontos szerepet játszott a legbonyolultabb betegségek felszámolásában, többek között COVID 19: fold fehérjék.

A fehérjék kulcsfontosságúak annak megértéséhez, hogy például egy vírus hogyan reagál az emberi immunrendszerre, és hogyan szennyezi azt. Natív állapotukban a fehérjék hajtogatott formában vannak, és kibontakoznak, hogy például megkötik és elnyomják szervezetünk védekezőképességét. A terápia megtervezéséhez a tudósok szimulációkat futtatnak, hogy megvizsgálják a fehérje kibontakozási szekvenciáját – de ez egy nagyon erőforrás- és időigényes folyamat. Itt lép be a Folding@home. Nemcsak drasztikusan csökkenti a költségeket, hanem néhány esetben hónapokkal, sőt évekkel is felgyorsítja a fejlesztést.

Miután a Folding@home önkéntesek telepítenek egy szoftvert, gépeik egy nagyobb feladat egy részét átvállalják, és a háttérben feldolgozzák. Az eredményeket a felhőn keresztül visszaküldik a kutatócsoport laboratóriumaiba, ahol összegyűjtik és felülvizsgálják őket.

Az eredmények több alkalommal is úttörőek voltak. 2021-ben a tudósoknak sikerült felfedezniük, hogy a COVID-19 változatai miért voltak pusztítóbbak, nagyrészt a Folding@home számítási teljesítményének megugrásának köszönhetően. Ezenkívül segítette a COVID-19 vírusellenes gyógyszer kifejlesztését, amely jelenleg a klinikai vizsgálatok felé halad. Ezen túlmenően, a Folding@home számos jelentős áttörést segített elő más betegségek, például az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór és a rák terén is.

Közös forrásból származó számítástechnika nélkül Dr. Gregory R. Bowman, a Folding@home igazgatója és a Washingtoni Egyetem Orvostudományi Karának docense, St. Louis, Missouri, azt mondja: „Ez a munka több száz millió dollárba kerül a felhőben, ami gazdaságilag megvalósíthatatlan számunkra vagy bárki más számára.” Hozzátette: „A számítási teljesítmény az játékot megváltoztató.”

Egy újfajta állampolgári tudomány

Izgalmas módon a Folding@home-hoz hasonló projektek nem az egyetlen módja annak, hogy a tudósok kihasználják az okostelefonok erejét. Néha a nyers számítási teljesítmény nem különösebben fontos, és a kutatóknak egyszerűen szélesebbre van szükségük információs spektrum – olyan információkat, amelyeket csak emberek ezrei gyűjthetnek a világ minden tájáról szállít.

Idén márciusban például az Európai Űrügynökség elindította a Camaliot kampány, amely az időjárás-alkalmazások javítására törekszik azáltal, hogy kreatívan kihasználja az emberekben található GPS-vevőt Android telefonok. Láthatja, amikor telefonja navigáció céljából pingel műholdakat, azok válaszolnak az idővel és a helyükkel, a telefonok pedig az alapján számítják ki, hogy hol vannak, az alapján, hogy mennyi ideig tartott az egyes üzenetek megérkezése. Az egyes jelekhez szükséges idő pontosabban tájékoztathatja a tudósokat a légkör tulajdonságairól, például a benne lévő vízgőz mennyiségéről, ami viszont segíthet a pontosabb eső-előrejelzések előrejelzésében. De az ESA csapata ezt a tevékenységet csak annyi helyről tudja elvégezni.

A Camaliot alkalmazás lehetővé teszi az Android telefonok tulajdonosai számára a világ minden tájáról, hogy hozzájáruljanak az ESA projektjéhez. Ismételten pingel műholdakat az emberek telefonjáról, és az összegyűjtött válaszadatokat visszaküldi az ESA bázisának.

A Camaliot segítségével az ESA azt reméli, hogy olyan területekről gyűjthet adatokat, mint például Afrika, amelyek ionoszféra szempontjából nagy érdeklődésre tartanak számot, és amelyeket az ügynökség nem fed le megfelelően. a térinformatikailag korlátozott központosított módszerek – mondta Vicente Navarro, az Európai Űrügynökség Tudományos Igazgatósága és a Camaliot kampány vezetője a Digitalnak. Trendek.

Belevágva

De a kérdés továbbra is fennáll: Miért adná bárki ingyen kölcsön a készülékének energiáját? Ez a megemelkedett villanyszámlán kívül a telefonok és számítógépek teljesítményét és állapotát is befolyásolja. De még ezekkel a hátrányokkal is, sokak számára, mint például Jeffrey Brice, egy hangtervező, aki 2007 óta hajtogatja a fehérjéket, a válasz meglehetősen egyszerű: jót tenni.

„Egy ideig érdekelt a kriptovaluta – mondta Brice –, de ugyanazt a hardvert használni a Folding@home-hoz jobb, etikusabb és emberbarátibb használatnak tűnt.”

Mások számára ez a passzív jövedelem forrása. A részvétel ösztönzése érdekében néhány vezető Folding@home csoport adományvezérelt kriptográfiai közösségeket hozott létre, amelyek a hozzájárulásoktól függően hetente terjesztenek valutákat, például a Dogecoint. A Camaliot ehhez hasonlóan utalványokkal jutalmazza legfőbb közreműködőit.

Mivel a számítógépes chipek szinte mindenbe bekerültek, Josh Smith, a CureCoin alapítója a kriptovaluta a Folding@home önkéntesek jutalmazására, még szebb jövőt vetít előre a tömeges forrásból származó tudomány számára projektek. „Ha elérjük magasra kitűzött kapacitással kapcsolatos céljainkat, a bolygónk jövőjét érintő hullámzás olyan lesz, amit soha nem felejtünk el” – mondta.

Szerkesztői ajánlások

• Következő Mac-monitora rendelkezhet ezzel a zseniális új funkcióval
• Az Intel úgy gondolja, hogy a következő CPU-nak mesterséges intelligencia processzorra van szüksége – itt van az ok
• Az új jelentés szerint az Apple két titkos projektje a „következő nagy dolga”
• Itt van egy trendelemző A.I. szerint ez lesz a következő nagy dolog a technikában
• A tudomány hangja: Miért a hang jelenti a Mars-kutatás következő határát?