Kitas didelis mokslo dalykas jau yra jūsų kišenėje

Superkompiuteriai yra esminė šiuolaikinio mokslo dalis. Smulkindami skaičius ir atlikdami skaičiavimus, kuriuos mums, žmonėms, patiems atlikti prireiktų eonų, jie padeda mums padaryti tai, kas kitaip neįmanoma, pavyzdžiui, numatyti uraganų skrydžio trajektorijas, imituoti branduolines nelaimes arba modeliuoti, kaip eksperimentiniai vaistai gali paveikti žmogų ląstelės. Tačiau ši skaičiavimo galia turi savo kainą – tiesiogine prasme. Nuo superkompiuterių priklausomi tyrimai yra labai brangūs. Neretai mokslinių tyrimų institucijos moka daugiau nei 1000 USD už vieną superkompiuterio naudojimo valandą, o kartais ir daugiau, priklausomai nuo reikalingos aparatinės įrangos.

Tačiau pastaruoju metu vis daugiau mokslininkų, užuot pasikliavę dideliais, brangiais superkompiuteriais, kreipiasi į kitą metodą, skirtą jų skaičiaus mažinimo poreikiams: paskirstytą superkompiuterį. Jūs tikriausiai girdėjote apie tai anksčiau. Užuot pasikliavę vienu centralizuotu kompiuteriu, kad atliktų tam tikrą užduotį, šis kompiuterinis skaičiavimo stilius piešia skaičiavimo galia iš paskirstyto savanorių tinklo, paprastai naudojant specialią programinę įrangą namų kompiuteriuose arba išmanieji telefonai. Atskirai šie savanorių kompiuteriai nėra itin galingi, bet jei pakankamai jų sujungsite, jų kolektyvinė galia gali lengvai nustelbti bet kurio centralizuoto superkompiuterio galią – ir dažnai tik dalelę kaina.

Per pastaruosius kelerius metus tokie lygiaverčių kompiuterių projektai išgyveno savotišką renesansą ir Kadangi mūsų įrenginių apdorojimo galia ir toliau gerėja, atrodo, kad kitas svarbus dalykas moksle galėtų būti išmanusis telefonas kišenėje.

Gimimas ir bumas

Savanorių kompiuterijos koncepcija gyvavo dešimtmečius, bet tik 1990-ųjų pabaigoje, kai asmeniniai kompiuteriai pateko į daugybę JAV namų ūkių – to tikrai ėmė trūkti išjungti.

1999 m. UC Berkeley ir Stanfordo mokslininkai pradėjo du projektus, kurie sulaukė didelio žiniasklaidos dėmesio ir plačiai pritaikyti: SETI@home, kuri paskatino asmeninių kompiuterių vartotojus užsiregistruoti ir pasitelkti savo CPU analizuoti radijo teleskopo duomenis, ir Folding@home, kuris panaudojo tą skaičiavimo galią sudėtingiems baltymams sulankstyti.

Abu projektai sulaukė didžiulio visuomenės dėmesio. SETI@Home iš tikrųjų patyrė tokį didžiulį pradinio susidomėjimo pliūpsnį, kad užvaldė projekto serverius ir sukeldavo dažnas avarijas. Tačiau po šios sėkmės, susidomėjimas ilgainiui išsilygino, sumažėjo ir galiausiai paskatino projekto kūrėjus po 20 metų jį uždaryti.

Tačiau „Folding@home“ neištiko toks pat likimas. Maždaug tuo metu, kai SETI@home projektas baigėsi, Folding@home atsirado galimybė sužibėti: COVID-19 protrūkis. Netrukus po pandemijos smogimo prie projekto prisijungė daugiau nei milijonas naujų savanorių, kurie veiksmingai sukūrė ką buvo greičiausias pasaulyje superkompiuteris – vienu galingesnis už 500 geriausių tradicinių superkompiuterių sujungti. Jų darbas buvo paprastas, tačiau padėjo įveikti kai kurias sudėtingiausias ligas, įskaitant COVID 19: sulankstyti baltymai.

Baltymai yra labai svarbūs norint suprasti, kaip, pavyzdžiui, virusas reaguoja į žmogaus imuninę sistemą ir užteršia ją. Gimtojoje būsenoje baltymai yra sulankstyti ir išsiskleidžia, kad, pavyzdžiui, surištų ir slopintų mūsų organizmo apsaugą. Siekdami sukurti terapiją, mokslininkai vykdo modeliavimą, kad ištirtų baltymų išsiskleidimo seką, tačiau tai labai daug išteklių reikalaujantis ir daug laiko reikalaujantis procesas. Čia įsijungia Folding@home. Tai ne tik žymiai sumažina išlaidas, bet ir kai kuriais atvejais paspartina plėtrą mėnesiais ar net metais.

Kai Folding@home savanoriai įdiegia programinės įrangos dalį, jų mašinos imasi didesnės užduoties ir apdoroja jas fone. Rezultatai siunčiami atgal į tyrimų grupės laboratorijas per debesį, kur jie sugretinami ir peržiūrimi.

Keletą kartų rezultatai buvo novatoriški. 2021 m. mokslininkams pavyko išsiaiškinti, kodėl COVID-19 variantai buvo labiau niokojantys, daugiausia dėl „Folding@home“ skaičiavimo galios padidėjimo. Be to, tai padėjo sukurti COVID-19 antivirusinį vaistą, kuris dabar vyksta klinikinių tyrimų link. Be to, „Folding@home“ padėjo pasiekti daugybę svarbių laimėjimų gydant kitas ligas, pvz., Alzheimerio, Parkinsono ir vėžio.

Be minios šaltinių kompiuterių, daktaras Gregory R. Bowmanas, Folding@home direktorius ir Vašingtono universiteto medicinos mokyklos docentas, Sent Luisas, Misūris, sako: „Šis darbas būtų debesyje kainuoja šimtus milijonų dolerių, todėl tai ekonomiškai neįgyvendinama nei mums, nei daugumai kitų. Jis pridūrė: „Skaičiavimo galia yra keičiantis žaidimą“.

Naujas piliečių mokslas

Įdomu tai, kad tokie projektai kaip Folding@home nėra vienintelis būdas mokslininkams panaudoti išmaniųjų telefonų galią. Kartais neapdorota skaičiavimo galia nėra ypač svarbi, o tyrėjams tiesiog reikia platesnės informacijos spektras – informaciją gali surinkti ir tik tūkstančiai žmonių, pasklidusių visame pasaulyje pristatyti.

Pavyzdžiui, šių metų kovą Europos kosmoso agentūra pradėjo savo Camaliot kampanija, kuria siekiama patobulinti orų programas kūrybiškai panaudojant GPS imtuvą žmonių viduje Android telefonai. Matote, kai telefonas siunčia ryšį su palydovais navigacijai, jie atsako nurodydami laiką ir vietą, o telefonai apskaičiuoja, kur jie yra, atsižvelgdami į tai, kiek laiko užtruko kiekvienas pranešimas. Kiekvieno signalo laikas gali geriau informuoti mokslininkus apie atmosferos savybes, pvz., vandens garų kiekį joje, o tai savo ruožtu gali padėti numatyti tikslesnes lietaus prognozes. Tačiau ESA komanda gali atlikti šią veiklą tik iš daugybės vietų.

Camaliot programa leidžia Android telefonų savininkams iš viso pasaulio prisidėti prie ESA projekto. Jis pakartotinai siunčia ryšį su palydovais iš žmonių telefonų ir siunčia surinktus atsakymo duomenis atgal į ESA bazę.

Naudodama Camaliot, ESA tikisi surinkti duomenis iš tokių sričių kaip Afrika, kurios labai domina jonosferos požiūriu ir kurios nėra gerai įvertintos agentūros geografiškai riboti centralizuoti metodai, „Digital“ sakė Vicente Navarro, Europos kosmoso agentūros Mokslo direktoratas ir Camaliot kampanijos vadovas. Tendencijos.

Įsilaužimas

Tačiau išlieka klausimas: kodėl kas nors galėtų nemokamai skolinti savo įrenginio galią? Be padidėjusių sąskaitų už elektrą, tai taip pat turi įtakos jūsų telefonų ir kompiuterių veikimui ir sveikatai. Tačiau net ir nepaisant šių minusų, daugeliui, pavyzdžiui, Jeffrey'ui Brice'ui, garso dizaineriui, kuris lanksto baltymus nuo 2007 m., atsakymas yra gana paprastas: daryti gera.

„Kurį laiką domėjausi kriptovaliuta, – sakė Brice, – bet tos pačios aparatinės įrangos naudojimas „Folding@home“ atrodė geresnis, etiškesnis ir labiau filantropiškas įrangos naudojimas.

Kitiems tai yra pasyvių pajamų šaltinis. Siekdamos paskatinti dalyvauti, kai kurios pirmaujančios Folding@home grupės įkūrė aukomis paremtas kriptovaliutų bendruomenes, kurios kiekvieną savaitę platina tokias valiutas kaip Dogecoin, priklausomai nuo įnašų. Panašiai Camaliot apdovanoja savo geriausius bendradarbius kuponais.

Kompiuterių lustams pasirodžius beveik viskam, „CureCoin“ įkūrėjas Joshas Smithas a kriptovaliuta, skirta apdovanoti „Folding@home“ savanorius, numato dar šviesesnę ateitį sutelktinio mokslo darbui projektus. „Jei pasieksime savo aukštus pajėgumų tikslus, mūsų planetos ateities bangavimo efektas bus kažkas, kas niekada nebus pamiršta“, – sakė jis.

Redaktorių rekomendacijos

• Kitas jūsų „Mac“ monitorius gali turėti šią genialią naują funkciją
• „Intel“ mano, kad jūsų kitam procesoriui reikia AI procesoriaus – štai kodėl
• Nauja ataskaita rodo, kad du slapti „Apple“ projektai yra „kitas didelis dalykas“
• Štai ką tendencijas analizuojantis A.I. mano, kad tai bus kitas didelis dalykas technologijų srityje
• Mokslo garsas: kodėl garsas yra kita Marso tyrinėjimo riba