הדבר הגדול הבא במדע כבר בכיס שלך

מחשבי-על הם חלק מהותי מהמדע המודרני. על ידי חיתוך מספרים וביצוע חישובים שייקח עידנים עד שאנו בני האדם להשלים בעצמנו, הם עוזרים לנו לעשות דברים שיעשו אחרת יהיה בלתי אפשרי, כמו חיזוי נתיבי טיסה של הוריקן, הדמיית אסונות גרעיניים או מודלים של איך תרופות ניסויות עשויות להשפיע על האדם תאים. אבל לכוח המחשוב הזה יש מחיר - תרתי משמע. מחקר תלוי-מחשב-על הוא יקר כידוע. זה לא נדיר שמוסדות מחקר משלמים למעלה מ-1,000 דולר עבור שעה אחת של שימוש במחשב-על, ולפעמים יותר, תלוי בחומרה הנדרשת.

אבל לאחרונה, במקום להסתמך על מחשבי-על גדולים ויקרים, יותר ויותר מדענים פונים לשיטה אחרת לצרכי מחיקת המספרים שלהם: מחשוב-על מבוזר. בטח שמעתם על זה בעבר. במקום להסתמך על מחשב יחיד ומרוכז לביצוע משימה נתונה, סגנון המחשוב הזה במיקור המונים שואב כוח חישוב מרשת מבוזרת של מתנדבים, בדרך כלל על ידי הפעלת תוכנה מיוחדת במחשבים ביתיים או סמארטפונים. בנפרד, המחשבים המתנדבים האלה אינם חזקים במיוחד, אבל אם אתה מחבר מספיק מהם יחד, הכוח הקולקטיבי שלהם יכול בקלות להאפיל על זה של כל מחשב-על מרכזי - ולעתים קרובות עבור שבריר מה עֲלוּת.

בשנים האחרונות פרויקטים מסוג זה של מחשוב עמית לעמית חוו רנסנס, ככל שכוח העיבוד של המכשירים שלנו ממשיך להשתפר, נראה שהדבר הגדול הבא במדע יכול להיות סמארטפון בתוך הכיס שלך.

הלידה והבום

הרעיון של מחשוב מתנדבים קיים כבר עשרות שנים, אבל זה היה רק ​​בסוף שנות ה-90 - כאשר מחשבים אישיים עשו את דרכם למספר רב של משקי בית בארה"ב - שזה באמת התחיל לקחת כבוי.

בשנת 1999, חוקרים באוניברסיטת ברקלי ובסטנפורד השיקו שני פרויקטים שזכו לסיקור תקשורתי ניכר ולאימוץ נרחב: SETI@home, מה שעודד משתמשי PC להירשם ולגייס את המעבדים שלהם לניתוח נתוני רדיו טלסקופ, וכן קיפול@home, שהשתמשה בכוח המחשוב הזה כדי לקפל חלבונים מורכבים.

שני הפרויקטים זכו להצלחה גדולה בקרב הציבור. SETI@Home למעשה חוותה פרץ עניין ראשוני עצום כל כך שהוא הכריע את שרתי הפרויקט גרם לקריסות תכופות. אבל אחרי ההצלחה הפורצת הזו, העניין בסופו של דבר התיישר, דעך, ובסופו של דבר הוביל את יוצרי הפרויקט לסגור את זה אחרי 20 שנה.

עם זאת, Folding@home לא סבלה מאותו גורל. בערך בזמן שפרויקט SETI@home הסתיים, הופיעה ההזדמנות של Folding@home לזרוח: התפרצות COVID-19. זמן קצר לאחר פגיעת המגיפה, יותר ממיליון מתנדבים חדשים הצטרפו לפרויקט, שיצרו למעשה את מה הגיע למחשב העל המהיר בעולם - אחד חזק יותר מ-500 מחשבי העל המסורתיים המובילים מְשׁוּלָב. העבודה שלהם הייתה פשוטה אך סייעת בפיצוח כמה מהמחלות המורכבות ביותר, כולל COVID 19: לקפל חלבונים.

חלבונים חיוניים להבנה כיצד, למשל, נגיף מגיב ומזהם את מערכת החיסון האנושית. במצבם המקורי, חלבונים נמצאים בצורת מקופלת, והם נפרשים כדי, למשל, לקשור ולדכא את ההגנות של הגוף שלנו. כדי לעצב תרופות טיפוליות, מדענים מריצים סימולציות כדי לבחון את רצף ההתפתחויות של חלבון - אבל זה תהליך מאוד כבד משאבים וגוזל זמן. זה המקום שבו נכנסת Folding@home. זה לא רק מקצץ באופן דרמטי את העלות אלא גם מאיץ את הפיתוח בחודשים ואפילו שנים במקרים בודדים.

ברגע שמתנדבי Folding@home מתקינים תוכנה, המכשירים שלהם לוקחים על עצמם חלק ממשימה גדולה יותר ומעבדים אותם ברקע. התוצאות נשלחות חזרה למעבדות קבוצת המחקר דרך הענן, שם הן נאספות ונבדקות.

התוצאות בכמה הזדמנויות היו פורצות דרך. בשנת 2021, מדענים הצליחו לגלות מדוע הגרסאות של COVID-19 היו הרסניות יותר, בעיקר הודות לעלייה בכוח המחשוב של Folding@home. בנוסף, זה עזר לפיתוח של תרופה אנטי-ויראלית ל-COVID-19, אשר נעה כעת לקראת ניסויים קליניים. מעבר לכך, Folding@home איפשרה גם מספר פריצות דרך משמעותיות עבור מחלות אחרות, כגון אלצהיימר, פרקינסון וסרטן.

ללא מחשוב המונים, ד"ר גרגורי ר. באומן, מנהל Folding@home ופרופסור חבר בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון, סנט לואיס, מיזורי, אומר, "עבודה זו הייתה צריכה עלה מאות מיליוני דולרים בענן, מה שהופך אותו לבלתי אפשרי מבחינה כלכלית עבורנו או כמעט כל אחד אחר". הוא הוסיף, "כוח המחשוב הוא משנה משחק."

סוג חדש של מדע אזרח

באופן מרגש, פרויקטים כמו Folding@home אינם הדרך היחידה שבה מדענים ממנפים את כוחם של הסמארטפונים. לפעמים כוח מחשוב גולמי אינו חשוב במיוחד, וחוקרים פשוט צריכים גישה רחבה יותר ספקטרום של מידע - מידע שרק אלפי אנשים הפזורים על פני הגלובוס יכולים לאסוף ו לִמְסוֹר.

לדוגמה, במרץ השנה, סוכנות החלל האירופית השיקה את זה קמליוט קמפיין, המבקש לשפר אפליקציות מזג אוויר על ידי מינוף יצירתי של מקלט ה-GPS בתוך זה של אנשים דְמוּי אָדָם טלפונים. אתה מבין, בכל פעם שהטלפון שלך מצלצל לוויינים לניווט, הם מגיבים עם השעה והמיקום שלהם, והטלפונים מחשבים היכן הם נמצאים על סמך כמה זמן לקח לכל הודעה להגיע. הזמן שלוקח כל אות יכול ליידע טוב יותר את המדענים על תכונות האטמוספירה, כמו כמות אדי המים בה, אשר בתורו יכול לעזור לחזות תחזיות גשם מדויקות יותר. אבל, צוות ESA יכול לבצע את הפעילות הזו רק מכל כך הרבה מיקומים.

אפליקציית Camaliot מאפשרת לבעלי טלפונים אנדרואיד מרחבי העולם לתרום לפרויקט של ESA. זה שוב ושוב מצלצל לוויינים מהטלפונים של אנשים ושולח את נתוני התגובה שהוא אוסף בחזרה לבסיס ESA.

עם Camaliot, ESA מקווה לאסוף נתונים מאזורים כמו אפריקה, בעלי עניין רב מנקודת מבט יונוספרית ושאינם מכוסים היטב על ידי הסוכנות שיטות ריכוזיות מוגבלות גיאו-מרחביות, אמרה ויסנטה נבארו, מנהלת המדע בסוכנות החלל האירופית והמובילה בקמפיין Camaliot, לדיגיטל. טרנדים.

מצ'יפים פנימה

אבל נותרה השאלה: למה שמישהו ישאל את כוח המכשיר שלו בחינם? בנוסף לחשבונות החשמל המוגדלים, זה משפיע גם על הביצועים והתקינות של הטלפונים והמחשבים שלך. אבל אפילו עם החסרונות האלה, עבור רבים כמו ג'פרי ברייס, מעצב סאונד שמקפל חלבונים מאז 2007, התשובה היא די פשוטה: לעשות טוב.

"התעניינתי במטבעות קריפטוגרפיים במשך זמן מה," אמר בריס, "אבל השימוש באותה חומרה עבור Folding@home נראה כמו שימוש טוב יותר, אתי יותר ופילנתרופי יותר בציוד".

עבור אחרים, זה מקור להכנסה פסיבית. כדי לעודד השתתפות, כמה קבוצות מובילות של Folding@home הקימו קהילות קריפטו בהובלת תרומות, אשר מפיצות מטבעות כמו Dogecoin מדי שבוע בהתאם לתרומות. Camaliot, באופן דומה, מתגמל את התורמים המובילים שלה עם שוברים.

כששבבי מחשב עושים את דרכם כמעט לכל דבר, ג'וש סמית', מייסד CureCoin, א מטבע קריפטוגרפי לתגמול מתנדבי Folding@home, צופה עתיד מזהיר עוד יותר עבור מדע במקור המונים פרויקטים. "אם נשיג את יעדי הקיבולת הנעלה שלנו, אפקט האדווה לעתיד הפלנטה שלנו יהיה משהו שלעולם לא נשכח", אמר.

המלצות עורכים

• צג ה-Mac הבא שלך יכול לקבל את התכונה החדשה והגאונית הזו
• אינטל חושבת שהמעבד הבא שלך זקוק למעבד AI - הנה הסיבה
• דו"ח חדש מצביע על כך ששני הפרויקטים הסודיים של אפל הם "הדבר הגדול הבא" שלה
• הנה מה A.I לניתוח מגמות. חושב שזה יהיה הדבר הגדול הבא בטכנולוגיה
• צליל המדע: מדוע אודיו הוא הגבול הבא בחקר מאדים