Як допомогти науці, не встаючи з дивана
Як стати учасником світового наукового процесу? Як зробити так, щоб домашній ноутбук став частиною системи Великого адронного коллайдера? Йдеться зовсім не про хакерство. А про прийняту в усьому світі мережі розподілених обчислень.
Сьогоднішня фундаментальна наука вимагає все більших обчислювальних потужностей. Суперкомп'ютери сьогодні заздалегідь прораховують і планують кожен експеримент, моделюють роботу блоків мега-експериментальних установок. Наростання у всьому світі обсягу цих обчислень змусило вчених задуматися про використання колективних зусиль. Адже далеко не кожен науковий колектив володіє засобами, достатніми для побудови обчислювального кластера або оренди суперкомп'ютера.
В даний час в світі налічується більше 80-ти різних проектів розподілених обчислень. Серед них і супермасштабние проекти найбільших світових наукових центрів, і рядові проекти студентів-дипломників, аспірантів і наукових співробітників. Ось лише найбільш значні з них.
Дослідження виникнення і еволюції зоряних потоків, що оточують нашу Галактику, складно уявити без використання результатів, отриманих в цьому проекті.
Найбільші відомі прості числа, що складаються з більш ніж десяти мільйонів цифр, відкриті протягом останнього десятиліття в проекті
проект, що займається пошуком гравітаційних хвиль, що приходять до нас від надзвичайно щільних і швидкообертаючих нейтронних зірок або подвійних систем з їх участю. Дані для обробки надходять з Лазерного інтерферометра Обсерваторії гравітаційних хвиль (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory - LIGO) в США і обсерваторії для пошуку гравітаційних хвиль GEO 600, розташованої в Німеччині. Проект працює вже восьмий рік. За цей час проведено гігантський обсяг обчислень силами понад 320 тис. Осіб з усього світу і понад 2,5 млн. Персональних комп'ютерів. Гравітаційних хвиль, на жаль, поки не виявлено, однак йде постійне вдосконалення як методики виявлення, так і точності самих приладів - LIGO і GEO 600, що представляють собою складні багатотонні і багатокілометрові комплекси установок. Також в цьому проекті стали обробляти дані і з радіотелескопів, застосовуючи методику для пошуку пульсарів. І ось тут вже є реальні досягнення. Було відкрито кілька десятків нових, раніше невідомих космічних об'єктів - швидкообертаючих нейтронних зірок.
проект, створений за підтримки департаменту атмосферної фізики Оксфордського Університету (Oxford University Atmospheric Physics), займається створенням моделей кліматичних змін, вивченням погодних атмосферних явищ і впливом діяльності людини на зміни навколишнього середовища. За допомогою даного проекту вчені намагаються встановити, як може змінитися клімат в наступному столітті із застосуванням широкого діапазону сценаріїв. Одним з результатів, отриманих учасниками проекту Climatprediction.net, став висновок про те, що середньорічна температура на Землі може піднятися на 11 градусів навіть в тому випадку, якщо викиди парникових газів скоротяться вдвічі. Крім того, вчені прийшли до висновку, що клімат сильно реагує навіть на незначні зміни атмосферних параметрів. Тому передбачити наслідки тих чи інших дій по боротьбі з глобальним потеплінням досі представляється досить складним.
медико-біологічний проект, створений і підтримуваний Вашингтонським Університетом (University of Washington). Проект займається дослідженням і визначенням тривимірних структур білків, що може, в кінцевому рахунку, привести до виявлення ліків проти ВІЛ, малярії, раку і хвороби Альцгеймера.
дослідження в галузі теоретичної хімії, метою якого є вирішення низки завдань з фізики твердого тіла і матеріалознавства. Організовано і підтримується дослідницькою групою Хенкельмана (Henkelman Research Group) з Техаського університету в Остіні. Метою проекту є моделювання молекулярних процесів в мілісекунди масштабі часу (протікання хімічних реакцій, дифузія) із застосуванням методу Монте-Карло. Одним з очікуваних практично важливих результатів проекту є синтез нових високоефективних каталізаторів.
Проект п оддержівается Університетом Пумпеу Фабра (Pompeu Fabra University) в Барселоні. До завдань проекту входить молекулярне моделювання в біомедицині, наприклад, з метою уточнення функцій протеїнів в організмі і боротьби з раком і ВІЛ.
Проект - "основоположник" всіх розподілених обчислень: пошук сигналів позаземних цивілізацій. Сама ідея - спроба виявити в космосі радіосигнали від інопланетних форм життя - захоплююче і грандіозна. Ймовірно, тому проект SETI має величезне число прихильників у всьому світі.
Розповідаючи про розподілених обчисленнях неможливо не згадати і про обчислювальному гіганті - IBM і її програмі World Community Grid (WCG). WCG не є проектом як таким, ця програма дає можливість вченим різних областей вирішувати свої завдання з використанням апаратних і організаційним ресурсів World Community Grid. Проекти, які перемогли в конкурсі, яка представляє інтерес, з точки зору організаторів, отримують можливість вважати своє завдання в якості підпроекту WCG. Всі підтримувані проекти відрізняються високою гуманістичною спрямованістю, турботою про здоров'я людей. За час, що минув з моменту запуску проекту, така можливість була надана таким завданням:
Computing for Sustainable Water (обчислення для підтримки водних ресурсів) - проект покликаний допомогти в наданні важливої інформації дослідникам для того, щоб потенційно поліпшити якість води в світових водосховищах.
Say No to Schistosoma (скажи немає шистосоми) - проект сприяє просуванню важливих досліджень тропічної хвороби, яка вбиває 200 000 чоловік в рік і зачіпає понад 207 мільйонів чоловік по всьому світу.
GO Fight Against Malaria (ВПЕРЕД - на боротьбу з малярією) - проект глобальної онлайн-боротьби з малярією, націлений на допомогу в пошуку нових ліків, які можуть зупинити поширення малярії, інфекцій і допомогти в лікуванні лікарсько-стійких штамів.
DrugSearchforLeishmaniasis (Пошук ліків проти лейшманіозу) - пошук ліків від однієї з найбільш невивчених тропічних хвороб в світі, яка заражає більше двох мільйонів дітей і дорослих в 97 країнах світу щорічно.
Computing for Clean Water (обчислення для чистої води) - розрахунки для знаходження більш ефективних і більш дешевих методи отримання чистої води.
TheCleanEnergyProject (проект чистої енергії) - проект, що працює над відкриттям нових матеріалів, які можуть бути використані в сонячних батареях майбутнього і дозволять ефективно вловлювати і зберігати сонячне випромінювання в якості енергії для подальшого використання.
Discovering Dengue Drugs - Together (разом відкриємо ліки від лихоманки) в ході проекту ідентифікуються ліки, які можуть боротися з Лихоманкою, Гепатит С, хворобою Західного Нілу і вірусом Жовтої лихоманки.
Help Cure Muscular Dystrophy (допомога в лікуванні м'язової дистрофії) - проект, який допоможе розробити більш ефективні методи лікування м'язової дистрофії та інших нервово-м'язових захворювань.
Help Fight Childhood Cancer (допомога в боротьбі з раком у дітей) - пошук ліків, здатних відключати білки, пов'язані з найбільш часто зустрічаються твердими пухлинами у дітей.
Help Conquer Cancer (допомога в перемозі над раком) - проект, який допомагає вченим краще розуміти процес лікування раку шляхом виявлення білків, що беруть участь в утворенні раку, і їх функції.
Human Proteome Folding (згортання білків людини) - дослідження для виявлення функцій білків людини, які можуть виявитися корисними в якості лікарських препаратів.
FightAIDS @ Home - спроба знайти ліки проти СНІДу.
І це лише мала частина тих досліджень в різних областях науки, які використовують в своїх інтересах методи розподілених обчислень.
За останні 5-6 років, мабуть, можна згадати не більше десятка вітчизняних проектів, які виникали, деякий час працювали і благополучно канули в лету, не залишивши після себе ніяких згадок про результати. Яскравих і успішно існуючих же українських проектів за все два:
Вперед, колеги! Наука чекає ваших рекордів!
