Nākamā lielā lieta zinātnē jau ir jūsu kabatā

Superdatori ir būtiska mūsdienu zinātnes sastāvdaļa. Aprēķinot skaitļus un veicot aprēķinus, kuru veikšanai mums, cilvēkiem, būtu nepieciešami mūžības, viņi palīdz mums darīt lietas, kas citādi nebūtu iespējams, piemēram, prognozēt viesuļvētras lidojuma maršrutus, simulēt kodolkatastrofas vai modelēt, kā eksperimentālās zāles var ietekmēt cilvēku šūnas. Bet šai skaitļošanas jaudai ir cena — burtiski. No superdatoriem atkarīgi pētījumi ir bēdīgi dārgi. Nav nekas neparasts, ka pētniecības iestādes maksā vairāk nekā USD 1000 par vienu superdatora lietošanas stundu un dažreiz vairāk, atkarībā no nepieciešamās aparatūras.

Taču pēdējā laikā arvien vairāk zinātnieku tā vietā, lai paļautos uz lieliem, dārgiem superdatoriem, savām vajadzību apmierināšanas vajadzībām pievēršas citai metodei: izplatītajai superskaitļošanai. Jūs droši vien esat par to dzirdējuši iepriekš. Tā vietā, lai paļautos uz vienu, centralizētu datoru, lai veiktu noteiktu uzdevumu, šis pūļa skaitļošanas stils zīmē skaitļošanas jaudu no izplatīta brīvprātīgo tīkla, parasti palaižot īpašu programmatūru mājas datoros vai viedtālruņi. Atsevišķi šie brīvprātīgo datori nav īpaši jaudīgi, taču, ja tos savienojat pietiekami daudz kopā, to kolektīvā jauda var viegli aptumšot jebkura centralizēta superdatora spēku — un bieži vien par daļu no izmaksas.

Dažos pēdējos gados šāda veida peer-to-peer skaitļošanas projekti ir piedzīvojuši renesansi, un Tā kā mūsu ierīču apstrādes jauda turpina uzlaboties, šķiet, ka nākamā lielā lieta zinātnē varētu būt viedtālrunis tavā kabatā.

Dzimšana un uzplaukums

Brīvprātīgās skaitļošanas jēdziens pastāv jau vairākus gadu desmitus, taču tas notika tikai 90. gadu beigās, kad personālie datori bija iekļuvuši daudzās ASV mājsaimniecībās — tas patiešām sāka prasīt izslēgts.

1999. gadā pētnieki no UC Berkeley un Stanford uzsāka divus projektus, kas guva ievērojamu atspoguļojumu plašsaziņas līdzekļos un plaši tika pieņemti: SETI@mājas, kas mudināja datoru lietotājus reģistrēties un piesaistīt savus CPU, lai analizētu radioteleskopa datus, un Folding@home, kas izmantoja šo skaitļošanas jaudu, lai salocītu sarežģītus proteīnus.

Abi projekti guva milzīgu popularitāti sabiedrībā. SETI@Home faktiski piedzīvoja tik milzīgu sākotnējās intereses uzliesmojumu, ka tas pārņēma projekta serverus un izraisīja biežas avārijas. Taču pēc šiem panākumiem interese beidzot izlīdzinājās, mazinājās un galu galā noveda projekta veidotājus uz aizveriet to pēc 20 gadiem.

Tomēr Folding@home nepiemeklēja tādu pašu likteni. Aptuveni tajā laikā, kad SETI@home projekts beidzās, Folding@home parādījās iespēja spīdēt: COVID-19 uzliesmojums. Neilgi pēc pandēmijas piemeklēšanas projektam pievienojās vairāk nekā miljons jaunu brīvprātīgo, efektīvi radot ko veidoja pasaulē ātrāko superdatoru — par vienu jaudīgāku par 500 labākajiem tradicionālajiem superdatoriem apvienots. Viņu darbs bija vienkāršs, taču palīdzēja pārvarēt dažas no vissarežģītākajām slimībām, tostarp COVID 19: reizes proteīni.

Olbaltumvielām ir izšķiroša nozīme, lai saprastu, kā, piemēram, vīruss reaģē uz cilvēka imūnsistēmu un piesārņo to. Savā sākotnējā stāvoklī olbaltumvielas ir salocītā formā, un tās izvēršas, piemēram, saistās un nomāc mūsu ķermeņa aizsargspējas. Lai izstrādātu terapiju, zinātnieki veic simulācijas, lai izpētītu proteīna izvēršanas secību, taču tas ir ļoti resursietilpīgs un laikietilpīgs process. Šeit iesaistās Folding@home. Tas ne tikai ievērojami samazina izmaksas, bet arī dažos gadījumos paātrina izstrādi par mēnešiem un pat gadiem.

Kad Folding@home brīvprātīgie instalē programmatūru, viņu mašīnas uzņemas daļu no lielāka uzdevuma un apstrādā tos fonā. Rezultāti tiek nosūtīti atpakaļ uz pētniecības grupas laboratorijām, izmantojot mākoni, kur tie tiek apkopoti un pārskatīti.

Vairākas reizes rezultāti ir bijuši revolucionāri. 2021. gadā zinātnieki varēja atklāt, kāpēc COVID-19 varianti bija postošāki, galvenokārt pateicoties Folding@home skaitļošanas jaudas pieaugumam. Turklāt tas palīdzēja izstrādāt COVID-19 pretvīrusu zāles, kuras tagad virzās uz klīniskajiem pētījumiem. Turklāt Folding@home ir veicinājis arī vairākus nozīmīgus sasniegumus attiecībā uz citām slimībām, piemēram, Alcheimera slimību, Parkinsona slimību un vēzi.

Bez pūļa skaitļošanas, Dr Gregory R. Boumens, Folding@home direktors un Vašingtonas Universitātes Medicīnas skolas asociētais profesors Sentluisā, Misūri štatā, saka: "Šim darbam būtu Mākonī maksā simtiem miljonu dolāru, padarot to ekonomiski neiespējamu ne mums, ne vairumam citu. Viņš piebilda: "Datora jauda ir maina spēli."

Jauns pilsoņu zinātnes veids

Interesanti, ka tādi projekti kā Folding@home nav vienīgais veids, kā zinātnieki izmanto viedtālruņu jaudu. Dažreiz neapstrādāta skaitļošanas jauda nav īpaši svarīga, un pētniekiem vienkārši ir nepieciešams plašāks informācijas spektrs — informāciju var apkopot tikai tūkstošiem cilvēku visā pasaulē piegādāt.

Piemēram, šā gada martā Eiropas Kosmosa aģentūra uzsāka savu Camaliot kampaņa, kuras mērķis ir uzlabot laikapstākļu lietotnes, radoši izmantojot GPS uztvērēju cilvēku iekšienē Android tālruņi. Redziet, ikreiz, kad tālrunis nosūta satelītu pings, lai veiktu navigāciju, tie atbild, norādot laiku un atrašanās vietu, un tālruņi aprēķina, kur tie atrodas, pamatojoties uz katra ziņojuma saņemšanas laiku. Laiks, kas nepieciešams katram signālam, var labāk informēt zinātniekus par atmosfēras īpašībām, piemēram, ūdens tvaiku daudzumu tajā, kas savukārt var palīdzēt prognozēt precīzākas lietus prognozes. Taču ESA komanda var veikt šo darbību tikai no tik daudzām vietām.

Camaliot lietotne ļauj Android tālruņu īpašniekiem no visas pasaules piedalīties ESA projektā. Tas atkārtoti nosūta satelītu pingu no cilvēku tālruņiem un nosūta savāktos atbildes datus atpakaļ uz ESA bāzi.

Izmantojot Camaliot, ESA cer iegūt datus no tādām jomām kā Āfrika, kas rada lielu interesi no jonosfēras viedokļa un kuras nav pietiekami aptvertas aģentūras rīcībā. ģeotelpiski ierobežotas centralizētas metodes, portālam Digital sacīja Visente Navarro, Eiropas Kosmosa aģentūras Zinātnes direktorāts un Camaliot kampaņas vadītājs. Tendences.

Piedalīšanās

Bet paliek jautājums: kāpēc kāds bez maksas aizdotu savas ierīces jaudu? Papildus paaugstinātajiem elektrības rēķiniem tas ietekmē arī jūsu tālruņu un datoru veiktspēju un veselību. Bet pat ar šiem trūkumiem daudziem, piemēram, Džefrijam Brisam, skaņu dizainerim, kurš ir locījis proteīnus kopš 2007. gada, atbilde ir diezgan vienkārša: darīt labu.

"Es kādu laiku interesējos par kriptovalūtu," sacīja Brice, "taču tās pašas aparatūras izmantošana Folding@home šķita labāka, ētiskāka un filantropiskāka aprīkojuma izmantošana."

Citiem tas ir pasīvo ienākumu avots. Lai veicinātu dalību, dažas vadošās Folding@home grupas ir izveidojušas ziedojumu vadītas kriptovalūtas kopienas, kas katru nedēļu izplata tādas valūtas kā Dogecoin atkarībā no ieguldījumiem. Tāpat Camaliot apbalvo savus lielākos līdzstrādniekus ar kuponiem.

Datoru mikroshēmām iekļūstot gandrīz visās lietās, Džošs Smits, CureCoin dibinātājs, a kriptovalūta, lai apbalvotu Folding@home brīvprātīgos, paredz vēl gaišāku nākotni pūļa zinātnei projektus. "Ja mēs sasniegsim savus augstos kapacitātes mērķus, mūsu planētas nākotnes viļņošanās būs kaut kas tāds, kas nekad netiks aizmirsts," viņš teica.

Redaktoru ieteikumi

• Jūsu nākamajam Mac monitoram varētu būt šī ģeniālā jaunā funkcija
• Intel uzskata, ka jūsu nākamajam CPU ir nepieciešams AI procesors — lūk, kāpēc
• Jaunais ziņojums norāda, ka Apple divi slepenie projekti ir tā "nākamā lielā lieta"
• Lūk, ko tendenču analīzē A.I. domā, ka tā būs nākamā lielā lieta tehnoloģiju jomā
• Zinātnes skaņas: kāpēc audio ir nākamā Marsa izpētes robeža