A próxima grande novidade da ciência já está no seu bolso

Os supercomputadores são uma parte essencial da ciência moderna. Ao processar números e realizar cálculos que levariam eras para nós, humanos, completarmos sozinhos, eles nos ajudam a fazer coisas que seriam de outra forma seriam impossíveis, como prever trajetórias de voo de furacões, simular desastres nucleares ou modelar como drogas experimentais poderiam afetar humanos. células. Mas esse poder computacional tem um preço – literalmente. A pesquisa dependente de supercomputadores é notoriamente cara. Não é incomum que instituições de pesquisa paguem mais de US$ 1.000 por uma única hora de uso de supercomputador, e às vezes mais, dependendo do hardware necessário.

Mas ultimamente, em vez de dependerem de supercomputadores grandes e caros, cada vez mais cientistas estão a recorrer a um método diferente para as suas necessidades de processamento de números: a supercomputação distribuída. Você provavelmente já ouviu falar disso antes. Em vez de depender de um único computador centralizado para executar uma determinada tarefa, esse estilo de computação crowdsourced atrai poder computacional de uma rede distribuída de voluntários, normalmente executando software especial em PCs domésticos ou smartphones. Individualmente, esses computadores voluntários não são particularmente poderosos, mas se você juntar um número suficiente deles, seu poder coletivo pode facilmente eclipsar o de qualquer supercomputador centralizado – e muitas vezes por uma fração do custo.

Nos últimos anos, esses tipos de projetos de computação peer-to-peer experimentaram uma espécie de renascimento, e à medida que o poder de processamento dos nossos dispositivos continua a melhorar, parece que a próxima grande novidade na ciência poderá ser a Smartphone no seu bolso.

O nascimento e o boom

O conceito de computação voluntária existe há décadas, mas só no final da década de 1990 – quando computadores pessoais chegaram a um grande número de lares nos EUA - que realmente começou a demorar desligado.

Em 1999, pesquisadores da UC Berkeley e Stanford lançaram dois projetos que ganharam considerável cobertura da mídia e ampla adoção: SETI@casa, que incentivou os usuários de PC a se inscreverem e recrutarem suas CPUs para analisar dados de radiotelescópios, e Dobrável@casa, que usou esse poder de computação para dobrar proteínas complexas.

Ambos os projetos foram grandes sucessos de público. O SETI@Home realmente experimentou uma explosão de interesse inicial tão grande que sobrecarregou os servidores do projeto e causou falhas frequentes. Mas depois desse grande sucesso, o interesse eventualmente se estabilizou, diminuiu e, por fim, levou os criadores do projeto a desligue-o depois de 20 anos.

No entanto, o Folding@home não teve o mesmo destino. Na época em que o projeto SETI@home estava encerrando, surgiu a oportunidade de o Folding@home brilhar: o surto de COVID-19. Pouco depois da chegada da pandemia, mais de um milhão de novos voluntários juntaram-se ao projeto, criando efetivamente o que ascendeu ao supercomputador mais rápido do mundo – um mais poderoso que os 500 principais supercomputadores tradicionais combinado. O seu trabalho foi simples, mas fundamental para resolver algumas das doenças mais complexas, incluindo COVID 19: dobrar proteínas.

As proteínas são cruciais para compreender como, por exemplo, um vírus reage e contamina o sistema imunológico humano. No seu estado nativo, as proteínas estão numa forma dobrada e desdobram-se para, por exemplo, ligar e suprimir as defesas do nosso corpo. Para projetar a terapêutica, os cientistas realizam simulações para observar a sequência de desdobramento de uma proteína – mas é um processo que consome muito tempo e muitos recursos. É aí que entra o Folding@home. Não só reduz drasticamente os custos, mas também acelera o desenvolvimento em meses e até anos em alguns casos.

Depois que os voluntários do Folding@home instalam um software, suas máquinas assumem uma parte de uma tarefa maior e os processam em segundo plano. Os resultados são enviados de volta aos laboratórios do grupo de pesquisa por meio da nuvem, onde são coletados e revisados.

Os resultados em diversas ocasiões foram inovadores. Em 2021, os cientistas conseguiram descobrir porque é que as variantes da COVID-19 foram mais devastadoras, em grande parte graças ao aumento do poder computacional do Folding@home. Além disso, ajudou no desenvolvimento de um medicamento antiviral para a COVID-19, que agora avança para ensaios clínicos. Além disso, o Folding@home também facilitou uma série de avanços significativos para outras doenças, como Alzheimer, Parkinson e cancro.

Sem a computação crowdsourced, o Dr. Gregory R. Bowman, diretor do Folding@home e professor associado da Escola de Medicina da Universidade de Washington, St. Louis, Missouri, diz: “Este trabalho teria custou centenas de milhões de dólares na nuvem, tornando-a economicamente inviável para nós ou para qualquer outra pessoa.” Ele acrescentou: “O poder da computação é uma mudança de jogo.”

Um novo tipo de ciência cidadã

É emocionante que projetos como o Folding@home não sejam a única maneira pela qual os cientistas aproveitam o poder dos smartphones. Às vezes, o poder computacional bruto não é particularmente importante e os pesquisadores simplesmente precisam de uma visão mais ampla. espectro de informações - informações que apenas milhares de pessoas espalhadas pelo mundo podem coletar e entregar.

Por exemplo, em Março deste ano, a Agência Espacial Europeia lançou o seu Camaliot campanha, que busca melhorar os aplicativos meteorológicos aproveitando de forma criativa o receptor GPS dentro das pessoas Android telefones. Veja bem, sempre que seu telefone faz ping nos satélites para navegação, eles respondem com a hora e sua localização, e os telefones calculam onde estão com base em quanto tempo cada mensagem levou para chegar. O tempo que cada sinal demora pode informar melhor os cientistas sobre as propriedades da atmosfera, como a quantidade de vapor de água nela contida, o que por sua vez pode ajudar a prever previsões de chuva mais precisas. Mas a equipa da ESA só pode realizar esta actividade a partir de um determinado número de locais.

A aplicação Camaliot permite que proprietários de telefones Android de todo o mundo contribuam para o projeto da ESA. Ele envia repetidamente pings aos satélites a partir dos telefones das pessoas e envia os dados de resposta que recolhe de volta à base da ESA.

Com Camaliot, a ESA espera recolher dados de áreas como África, de grande interesse do ponto de vista ionosférico e que não estão bem cobertas pelo programa da agência. métodos centralizados geoespaciais limitados, disse Vicente Navarro, Diretor de Ciência da Agência Espacial Europeia e líder da campanha Camaliot, ao Digital Tendências.

Lascando

Mas a questão permanece: por que alguém emprestaria a energia do seu dispositivo gratuitamente? Além do aumento das contas de luz, isso também afeta o desempenho e a saúde de seus telefones e computadores. Mas mesmo com essas desvantagens, para muitos como Jeffrey Brice, um designer de som que dobra proteínas desde 2007, a resposta é bastante simples: fazer o bem.

“Há algum tempo eu estava interessado em criptomoeda”, disse Brice, “mas usar o mesmo hardware para o Folding@home parecia um uso melhor, mais ético e mais filantrópico do equipamento”.

Para outros, é uma fonte de renda passiva. Para incentivar a participação, alguns grupos líderes do Folding@home criaram comunidades criptográficas lideradas por doações, que distribuem moedas como Dogecoin todas as semanas, dependendo das contribuições. A Camaliot, da mesma forma, recompensa seus principais contribuidores com vouchers.

Com os chips de computador presentes em quase tudo, Josh Smith, o fundador da CureCoin, uma empresa criptomoeda para recompensar voluntários do Folding@home, antecipa um futuro ainda mais brilhante para a ciência crowdsourced projetos. “Se atingirmos os nossos elevados objectivos de capacidade, o efeito cascata para o futuro do nosso planeta será algo que nunca será esquecido”, disse ele.

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