Următorul lucru important în știință este deja în buzunarul tău

Supercalculatoarele sunt o parte esențială a științei moderne. Strângând numere și efectuând calcule care ar dura eoni pentru ca noi, oamenii, să le completăm singuri, ele ne ajută să facem lucruri care ar altfel ar fi imposibil, cum ar fi prezicerea traseelor ​​de zbor ale uraganelor, simularea dezastrelor nucleare sau modelarea modului în care medicamentele experimentale ar putea afecta oamenii. celule. Dar puterea de calcul are un preț - la propriu. Cercetarea dependentă de supercomputer este notoriu de costisitoare. Nu este neobișnuit ca instituțiile de cercetare să plătească mai mult de 1.000 USD pentru o singură oră de utilizare a supercomputerului și, uneori, mai mult, în funcție de hardware-ul necesar.

Dar în ultimul timp, în loc să se bazeze pe supercalculatoare mari și scumpe, tot mai mulți oameni de știință apelează la o metodă diferită pentru nevoile lor de strângere a numărului: supercalculatura distribuită. Probabil ați mai auzit de asta înainte. În loc să se bazeze pe un singur computer centralizat pentru a îndeplini o anumită sarcină, acest stil de calcul crowdsourced atrage putere de calcul de la o rețea distribuită de voluntari, de obicei prin rularea unui software special pe computerele de acasă sau smartphone-uri. Individual, aceste computere voluntare nu sunt deosebit de puternice, dar dacă le uniți suficient, puterea lor colectivă o poate eclipsa cu ușurință pe cea a oricărui supercomputer centralizat - și adesea pentru o fracțiune din cost.

În ultimii câțiva ani, aceste tipuri de proiecte de calcul peer-to-peer au cunoscut o renaștere și pe măsură ce puterea de procesare a dispozitivelor noastre continuă să se îmbunătățească, se pare că următorul lucru important în știință ar putea fi smartphone în buzunar.

Nașterea și boom-ul

Conceptul de calcul voluntar există de zeci de ani, dar nu a fost până la sfârșitul anilor 1990 - când calculatoarele personale își făcuseră loc într-un număr mare de gospodării din S.U.A. – lucru care chiar a început să ia oprit.

În 1999, cercetătorii de la UC Berkeley și Stanford au lansat două proiecte care au câștigat o acoperire mediatică considerabilă și o adoptare pe scară largă: SETI@home, care a încurajat utilizatorii de PC-uri să se înscrie și să își înroleze procesoarele pentru a analiza datele radiotelescopului și Folding@home, care a folosit acea putere de calcul pentru a plia proteine ​​complexe.

Ambele proiecte au avut succese masive la public. SETI@Home a experimentat, de fapt, o explozie inițială atât de mare, încât a copleșit serverele proiectului și a provocat accidente frecvente. Dar după acel succes, interesul s-a echilibrat în cele din urmă, a scăzut și, în cele din urmă, i-a determinat pe creatorii proiectului să inchis-o dupa 20 de ani.

Folding@home nu a avut aceeași soartă, totuși. În perioada în care proiectul SETI@home se termina, a apărut oportunitatea Folding@home de a străluci: focarul de COVID-19. La scurt timp după lovirea pandemiei, peste un milion de noi voluntari s-au alăturat proiectului, creând efectiv ce a fost cel mai rapid supercomputer din lume - unul mai puternic decât primele 500 de supercomputere tradiționale combinate. Munca lor a fost simplă, dar instrumentală în rezolvarea unora dintre cele mai complexe boli, inclusiv COVID 19: proteinele pliate.

Proteinele sunt esențiale pentru a înțelege cum, de exemplu, un virus reacționează și contaminează sistemul imunitar uman. În starea lor nativă, proteinele sunt într-o formă pliată și se desfășoară, de exemplu, pentru a lega și suprima apărarea corpului nostru. Pentru a proiecta terapii, oamenii de știință efectuează simulări pentru a analiza secvența de desfășurare a unei proteine ​​- dar este un proces foarte greu de resurse și consumatoare de timp. Aici intervine Folding@home. Nu numai că reduce drastic costurile, dar și accelerează dezvoltarea cu luni și chiar ani în câteva cazuri.

Odată ce voluntarii Folding@home instalează o bucată de software, mașinile lor preiau o parte a unei sarcini mai mari și le procesează în fundal. Rezultatele sunt trimise înapoi la laboratoarele grupului de cercetare prin intermediul cloud-ului, unde sunt colectate și revizuite.

Rezultatele de mai multe ori au fost inovatoare. În 2021, oamenii de știință au putut descoperi de ce variantele COVID-19 au fost mai devastatoare, în mare măsură datorită creșterii puterii de calcul a Folding@home. În plus, a ajutat la dezvoltarea unui medicament antiviral COVID-19, care se îndreaptă acum către studii clinice. În plus, Folding@home a facilitat o serie de descoperiri semnificative pentru alte boli, cum ar fi Alzheimer, Parkinson și cancer.

Fără computere crowdsourced, dr. Gregory R. Bowman, directorul Folding@home și profesor asociat la Școala de Medicină a Universității Washington, St. Louis, Missouri, spune: „Această lucrare ar fi a costat sute de milioane de dolari în cloud, făcându-l imposibil din punct de vedere economic pentru noi sau pentru majoritatea oricui altcineva.” El a adăugat: „Puterea de calcul este schimba jocul.”

Un nou tip de știință cetățeană

În mod emoționant, proiecte precum Folding@home nu sunt singura modalitate prin care oamenii de știință valorifică puterea smartphone-urilor. Uneori, puterea brută de calcul nu este deosebit de importantă, iar cercetătorii au nevoie pur și simplu de o mai mare spectru de informații — informații doar mii de oameni răspândiți pe tot globul le pot aduna și livra.

De exemplu, în martie a acestui an, Agenția Spațială Europeană și-a lansat Camaliot campanie, care urmărește să îmbunătățească aplicațiile meteo prin valorificarea creativă a receptorului GPS din interiorul oamenilor Android telefoane. Vedeți, ori de câte ori telefonul dvs. ping sateliți pentru navigare, aceștia răspund cu ora și locația lor, iar telefoanele calculează unde se află în funcție de cât timp a durat fiecare mesaj să sosească. Timpul pe care îl ia fiecare semnal poate informa mai bine oamenii de știință despre proprietățile atmosferei, cum ar fi cantitatea de vapori de apă din aceasta, care, la rândul său, poate ajuta la prezicerea unor prognoze mai precise ale ploilor. Însă, echipa ESA poate efectua această activitate doar din atâtea locații.

Aplicația Camaliot permite proprietarilor de telefoane Android din întreaga lume să contribuie la proiectul ESA. Ea face ping în mod repetat la sateliții de pe telefoanele oamenilor și trimite datele de răspuns pe care le colectează înapoi la baza ESA.

Cu Camaliot, ESA speră să adune date din zone precum Africa, de mare interes din punct de vedere ionosferic și care nu sunt bine acoperite de agenția. metode centralizate cu limitare geospațială, a declarat Vicente Navarro, Direcția de Știință a Agenției Spațiale Europene și liderul campaniei Camaliot, pentru Digital. Tendințe.

Citirea

Dar întrebarea rămâne: de ce ar împrumuta cineva puterea dispozitivului în mod gratuit? Pe lângă facturile ridicate la electricitate, acest lucru afectează și performanța și sănătatea telefoanelor și computerelor dvs. Dar chiar și cu aceste dezavantaje, pentru mulți, precum Jeffrey Brice, un designer de sunet care a pliat proteine ​​din 2007, răspunsul este destul de simplu: să faci bine.

„Am fost interesat de criptomonedă pentru o vreme”, a spus Brice, „dar folosirea aceluiași hardware pentru Folding@home mi s-a părut o utilizare mai bună, mai etică și mai filantropică a echipamentului.”

Pentru alții, este o sursă de venit pasiv. Pentru a încuraja participarea, unele grupuri de top Folding@home au înființat comunități cripto conduse de donații, care distribuie monede precum Dogecoin în fiecare săptămână, în funcție de contribuții. Camaliot, în mod similar, își recompensează cei mai buni contribuitori cu vouchere.

Cu cipurile de calculator făcându-și drum în aproape orice, Josh Smith, fondatorul CureCoin, a criptomoneda pentru recompensarea voluntarilor Folding@home, anticipează un viitor și mai luminos pentru știința crowdsourced proiecte. „Dacă ne atingem obiectivele de capacitate înaltă, efectul de undă pentru viitorul planetei noastre va fi ceva ce nu va fi niciodată uitat”, a spus el.

Recomandările editorilor

• Următorul tău monitor Mac ar putea avea această nouă caracteristică genială
• Intel crede că următorul tău procesor are nevoie de un procesor AI - iată de ce
• Un nou raport indică faptul că cele două proiecte secrete ale Apple sunt „următorul său lucru important”
• Iată ce analizează tendințele A.I. crede că va fi următorul lucru important în tehnologie
• Sunetul științei: de ce sunetul este următoarea frontieră în explorarea lui Marte