Помоги науке: распределенные вычисления

Вычислительная мощность компьютеров постоянно растет, но их возможностей по-прежнему недостаточно. Для моделирования глобальных процессов или математических расчетов создаются суперкомпьютеры — многопроцессорные или многомашинные комплексы, производительность которых превышает 100 млн. операций с плавающей запятой в секунду. Содержание таких монстров могут себе позволить лишь государственные институты или очень серьезные в финансовом плане организации.

При этом настольных компьютеров в мире насчитывается около 1 млрд., и с каждым годом эта цифра только увеличивается. Неудивительно, что со временем возникла идея объединения их вычислительных мощностей для создания виртуального суперкомпьютера. Проект поиска внеземных цивилизаций, получивший название Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI), стал одним из первых и самых известных проектов, где она была применена. Идея заключалась в использовании радиотелескопов для слежения за узкополосными радиосигналами, приходящими из космоса. Источники таких сигналов точно не установлены, поэтому их наличие в определенной степени может свидетельствовать о существовании внеземных цивилизаций.

Первоначально математические вычисления базировались на суперкомпьютере. Но в 1995 г. было предложено перенести их на компьютеры пользователей. Прошло несколько лет, в течение которых велась работа по наладке, организации и проверке функционирования системы, и в мае 1999 г. состоялось официальное открытие нового проекта, получившего название «SETI@home». Вычисления, происходящие на разных компьютерах, объединенных в виртуальную сеть, стали именоваться распределенными.

Программная платформа BOINC

Время шло, идея распределенных вычислений становилась все более популярной. Но проекты оставались разрозненными, не было создано координирующего центра и выработано четких «правил игры». Ответственность и поддержку проектов взял на себя Университет Беркли в Калифорнии, а сама система была названа BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing — открытая программная платформа (университета) Беркли для распределенных вычислений). Она позволяет произвести выбор проектов, в которых вы хотите участвовать, а также установить на свой компьютер удобное приложение-менеджер.

Программная платформа дает возможность одновременно участвовать сразу в нескольких проектах, распределяя выделяемые ресурсы по своему усмотрению, а также показывает, какое время необходимо для окончания расчета. Можно не сомневаться, что проекты, размещенные на данной площадке, являются важными для человечества, полезными для науки и, несомненно, направленными на благие цели. Кроме того, BOINC — это гарантия безопасности вашего компьютера и прозрачности целей самого проекта.

BOINC-менеджер

Скачать менеджер можно по адресу boinc.berkeley.edu/download.php. После установки приложения нужно обязательно перезагрузить компьютер. При включении менеджер запишется в автозагрузке, и в трее появится его значок. При первом запуске возникнет окно с вопросом о том, в каком проекте или группе однотипных проектов вы хотите участвовать. Обратите внимание: если вас не спрашивают о том, зарегистрированы вы или нет, значит, необходимо предварительно создать учетную запись на сайте данного проекта. Для регистрации достаточно ввести свои e-mail и пароль.

Интерфейс программы переведен на большинство языков мира, включая русский. В графе «Вид» имеется множество вкладок для отображения списка проектов, выполняемых заданий, статистики, сервисных сообщений и т.д. Чтобы подключиться к новому проекту, следует воспользоваться вкладкой «Сервис». В статистике отображаются очки, набранные вами за разный период времени. Они начисляются за время, проведенное вашим компьютером за распределенными вычислениями, и за активное участие в проектах. Это вносит элемент соревновательности в спокойное течение математических вычислений, тем более что на сайтах можно вступать в группы по регионам. Помочь своей стране стать лидером в рейтинге, полагаем, приятно.

В закладке «Управление» устанавливается время работы, затрачиваемое на проекты BOINC, а также на соединение с Интернетом. Для настройки сервисных функций менеджера воспользуйтесь графой «Дополнительно». Здесь настраивается буквально все: от самой программы и приложения-клиента до запуска теста производительности ПК. В утилите нет встроенной справки, вследствие чего при вызове пунктов одноименного меню происходит перенаправление на интернет-страницы помощи.

В заключение отметим, что BOINC-менеджер является свободно распространяемым продуктом, и потому неудивительно, что он мультиплатформенный. Точно так же исследовательские проекты имеют версии приложений для всех популярных операционных систем.

Интересные проекты

Все исследовательские проекты делятся по группам назначения. Главные из них астрономия/физика/химия, медицина/биология, исследование Земли. Ознакомиться с их полным списком можно на официальном сайте boinc.berkeley.edu. Выделим проекты, заслуживающие пристального внимания.

LCH@home. Многие наверняка слышали про запуск большого адронного коллайдера, а некоторые до сих пор продолжают пристально следить за его судьбой. Кое-кто считает, что запуск детища ЦЕРНа (CERN, Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire — Европейский совет по ядерным исследованиям) является концом света, но такие разговоры похожи на дешевую рекламу. Коллайдеры уже давно и успешно работают по всему миру. Международный продукт отличается от остальных лишь большей мощностью. Но, оказывается, и ему нужна помощь — ежегодно для всевозможных расчетов проекту требуется обрабатывать данные, в сумме превышающие 15 петабайт.

Muon1 DPAD. Проект позволяет помочь ученым в разработке новейшего ускорителя элементарных частиц. По своей направленности он схож с предыдущим проектом, но его достоинство заключается в том, что вы принимаете участие в процессе разработки с самого начала. Постройка комплекса намечается лишь в 2015 г., но уже сейчас создатели виртуальной сети утверждают, что благодаря ей удалось повысить эффективность одного из этапов проектирования в 2 раза!

Climateprediction.net. Целью данного проекта является нахождение оптимальных и точных методов долговременного прогнозирования и моделирования климата. Исследования ведутся под патронажем Оксфордского университета. Каждый участник получает свои варианты исходных данных и стратегию прогнозирования. После необходимых вычислений данные передаются на сервер и сравниваются с реальными метеорологическими наблюдениями. Точности прогнозам добавляет их четкое деление на различные географические зоны, вы сами выбираете, в каких экспериментах участвовать. Итогом исследования станет прогнозирование среднегодовой температуры и изменения климата вплоть до 2080 г.

Зачем это вам?

Мы, безусловно, не вправе навязывать всем свое мнение и потому остановимся на том, какую пользу он может принести. Исследовательские проекты направлены на познание и улучшение нашей жизни. Найти лекарство от рака — это ли не мечта миллионов? И разве вам не интересно, что произойдет в будущем, настанет ли предрекаемое учеными глобальное потепление, а может быть, наоборот, на земле похолодает?

Соглашаясь стать участником распределенных вычислений, вы сможете ходить с гордо поднятой головой, ведь вы будете не просто участвовать в проектах, но и формировать будущее научно-технического прогресса.

Персональный компьютер работает с минимальной мощностью — посмотрите на загрузку центрального процессора, редко превышающую 20—30%. Оставшихся ресурсов с лихвой хватит даже на несколько трудоемких проектов. Приятным бонусом к вышесказанному можно считать показ красивого скринсейвера или графики, отображающей вычисления в реальном времени.

А если вы патриот страны, то участие в личном и общекомандном рейтинге доставит вам массу положительных эмоций. И последним аргументом в пользу того, чтобы наряду с другими осуществлять распределенные вычисления, можно считать солидарность с движением Open Source. Так что помогите ученым в их исследованиях, и вы станете ближе друг к другу, а мир — добрее.