La prossima grande innovazione scientifica è già nelle tue tasche

I supercomputer sono una parte essenziale della scienza moderna. Elaborando numeri ed eseguendo calcoli che noi umani impiegheremmo eoni a completare da soli, ci aiutano a fare cose che altrimenti impossibili, come prevedere le traiettorie di volo degli uragani, simulare disastri nucleari o modellare come i farmaci sperimentali potrebbero avere effetti sull’uomo cellule. Ma quella potenza di calcolo ha un prezzo, letteralmente. La ricerca dipendente dai supercomputer è notoriamente costosa. Non è raro che gli istituti di ricerca paghino fino a 1.000 dollari per una singola ora di utilizzo del supercomputer, e talvolta di più, a seconda dell’hardware richiesto.

Ma ultimamente, invece di affidarsi a supercomputer grandi e costosi, sempre più scienziati si stanno rivolgendo a un metodo diverso per le loro esigenze di calcolo numerico: il supercalcolo distribuito. Probabilmente ne hai già sentito parlare. Invece di fare affidamento su un singolo computer centralizzato per eseguire un determinato compito, questo stile di elaborazione in crowdsourcing attinge potenza di calcolo da una rete distribuita di volontari, in genere eseguendo software speciali su PC domestici o smartphone. Individualmente, questi computer volontari non sono particolarmente potenti, ma se ne metti insieme un numero sufficiente, il loro potere collettivo può facilmente eclissare quello di qualsiasi supercomputer centralizzato – e spesso per una frazione del costo.

Negli ultimi anni questi tipi di progetti informatici peer-to-peer hanno vissuto una sorta di rinascita e man mano che la potenza di elaborazione dei nostri dispositivi continua a migliorare, sembra che la prossima grande novità nel campo della scienza potrebbe essere il smartphone nella tua tasca.

La nascita e il boom

Il concetto di volontariato informatico esiste da decenni, ma non lo è stato fino alla fine degli anni ’90 i personal computer si erano fatti strada in un gran numero di famiglie americane, cosa che iniziò davvero a prendere piede spento.

Nel 1999, i ricercatori dell'UC Berkeley e Stanford hanno lanciato due progetti che hanno ottenuto una notevole copertura mediatica e un'adozione diffusa: SETI@casa, che incoraggiava gli utenti di PC a registrarsi e a utilizzare le proprie CPU per analizzare i dati del radiotelescopio e Pieghevole@casa, che ha utilizzato quella potenza di calcolo per ripiegare proteine ​​complesse.

Entrambi i progetti hanno riscosso un enorme successo di pubblico. SETI@Home in realtà ha sperimentato un’esplosione di interesse iniziale così grande da travolgere i server del progetto e causato frequenti incidenti. Ma dopo quel successo strepitoso, l’interesse alla fine si è stabilizzato, è diminuito e alla fine ha portato i creatori del progetto a farlo spegnerlo dopo 20 anni.

Folding@home, però, non ha subito la stessa sorte. Nel periodo in cui il progetto SETI@home si stava concludendo, è apparsa l’opportunità di Folding@home di brillare: l’epidemia di COVID-19. Poco dopo lo scoppio della pandemia, più di un milione di nuovi volontari si sono uniti al progetto, creando di fatto ciò che è necessario ammontava al supercomputer più veloce del mondo, uno più potente dei primi 500 supercomputer tradizionali combinato. Il loro lavoro era semplice ma allo stesso tempo determinante nel risolvere alcune delle malattie più complesse, tra cui: COVID 19: ripiegano le proteine.

Le proteine ​​sono fondamentali per comprendere come, ad esempio, un virus reagisce e contamina il sistema immunitario umano. Nel loro stato nativo, le proteine ​​hanno una forma ripiegata e si aprono, ad esempio, per legare e sopprimere le difese del nostro corpo. Per progettare terapie, gli scienziati eseguono simulazioni per esaminare la sequenza di sviluppo di una proteina, ma si tratta di un processo molto dispendioso in termini di risorse e tempo. È qui che entra in gioco Folding@home. Non solo riduce drasticamente i costi, ma in alcuni casi accelera anche lo sviluppo di mesi e persino di anni.

Una volta che i volontari di Folding@home installano un software, le loro macchine si fanno carico di una parte di un compito più ampio e lo elaborano in background. I risultati vengono rispediti ai laboratori del gruppo di ricerca tramite il cloud, dove vengono raccolti ed esaminati.

I risultati in diverse occasioni sono stati rivoluzionari. Nel 2021, gli scienziati sono stati in grado di scoprire perché le varianti di COVID-19 erano più devastanti, grazie soprattutto all’aumento della potenza di calcolo di Folding@home. Inoltre, ha contribuito allo sviluppo di un farmaco antivirale contro il COVID-19, che ora si sta avviando verso gli studi clinici. Oltre a ciò, Folding@home ha anche facilitato una serie di progressi significativi per altre malattie, come l’Alzheimer, il Parkinson e il cancro.

Senza il crowdsourcing, il Dr. Gregory R. Bowman, direttore di Folding@home e professore associato presso la Washington University School of Medicine, St. Louis, Missouri, afferma: “Questo lavoro avrebbe costano centinaia di milioni di dollari sul cloud, rendendolo economicamente irrealizzabile per noi e per la maggior parte degli altri”. Ha aggiunto: “La potenza di calcolo lo è rivoluzionaria."

Un nuovo tipo di scienza dei cittadini

È interessante notare che progetti come Folding@home non sono l’unico modo in cui gli scienziati stanno sfruttando la potenza degli smartphone. A volte la potenza di calcolo grezza non è particolarmente importante e i ricercatori hanno semplicemente bisogno di una potenza più ampia spettro di informazioni: informazioni che solo migliaia di persone sparse in tutto il mondo possono raccogliere e consegnare.

Ad esempio, nel marzo di quest'anno, l'Agenzia spaziale europea ha lanciato il suo Camaliota campagna, che cerca di migliorare le app meteo sfruttando in modo creativo il ricevitore GPS all'interno delle persone Androide telefoni. Vedete, ogni volta che il vostro telefono esegue il ping dei satelliti per la navigazione, questi rispondono con l'ora e la loro posizione, e i telefoni calcolano dove si trovano in base al tempo impiegato da ciascun messaggio per arrivare. Il tempo impiegato da ciascun segnale può informare meglio gli scienziati sulle proprietà dell’atmosfera, come la quantità di vapore acqueo in essa contenuta, che a sua volta può aiutare a prevedere previsioni di pioggia più accurate. Ma il team dell’ESA può svolgere questa attività solo da un certo numero di località.

L'app Camaliot consente ai possessori di telefoni Android di tutto il mondo di contribuire al progetto dell'ESA. Esegue ripetutamente il ping dei satelliti dai telefoni delle persone e invia i dati di risposta raccolti alla base dell'ESA.

Con Camaliot, l’ESA spera di raccogliere dati da aree come l’Africa, di grande interesse dal punto di vista ionosferico e che non sono ben coperte dall’agenzia metodi centralizzati limitati dal punto di vista geospaziale, ha detto a Digital Vicente Navarro, direttore della scienza dell'Agenzia spaziale europea e responsabile della campagna Camaliot Tendenze.

Intervento

Ma la domanda rimane: perché qualcuno dovrebbe prestare gratuitamente l’energia del proprio dispositivo? Oltre alle bollette elettriche elevate, ciò influisce anche sulle prestazioni e sulla salute dei telefoni e dei computer. Ma nonostante questi aspetti negativi, per molti come Jeffrey Brice, un sound designer che piega le proteine ​​dal 2007, la risposta è piuttosto semplice: fare del bene.

"Per un po' ero interessato alle criptovalute", ha detto Brice, "ma utilizzare lo stesso hardware per Folding@home sembrava un uso migliore, più etico e più filantropico dell'attrezzatura."

Per altri, è una fonte di reddito passivo. Per incoraggiare la partecipazione, alcuni importanti gruppi Folding@home hanno creato comunità crittografiche guidate dalle donazioni, che distribuiscono valute come Dogecoin ogni settimana a seconda dei contributi. Camaliot, allo stesso modo, premia i suoi migliori contributori con buoni.

Con i chip dei computer che si stanno facendo strada praticamente ovunque, Josh Smith, il fondatore di CureCoin, a criptovaluta per premiare i volontari di Folding@home, anticipa un futuro ancora più luminoso per la scienza in crowdsourcing progetti. “Se raggiungiamo i nostri elevati obiettivi di capacità, l’effetto a catena per il futuro del nostro pianeta sarà qualcosa che non sarà mai dimenticato”, ha affermato.

Raccomandazioni degli editori

• Il tuo prossimo monitor Mac potrebbe avere questa nuova geniale funzionalità
• Intel ritiene che la tua prossima CPU abbia bisogno di un processore AI: ecco perché
• Un nuovo rapporto indica che i due progetti segreti di Apple sono la sua “prossima grande novità”
• Ecco cosa fa un'A.I. che analizza le tendenze. pensa che sarà la prossima grande novità nel campo della tecnologia
• Il suono della scienza: perché l'audio è la prossima frontiera nell'esplorazione di Marte