Superdatoru nozime musdienu zinatne
Superdatori ir neatnemama musdienu zinatnes dala. Veicot aprēķinus, kas mums cilvēkiem prasītu eonus, tie palīdz paveikt lietas, kas citādi būtu neiespējamas, piemēram, prognozēt uragānu lidojuma maršrutus, simulēt kodolavārijas vai modelēt, kā eksperimentālas zāles ietekmēs cilvēku šūnas. Taču šī skaitļošanas jauda nāk par cenu – burtiski. Superdatoru atkarīgā pētniecība ir pazīstama ar savu dārdzību. Nav neparasti, ka pētniecības iestādes maksā vairāk nekā 1000 dolārus par vienu superdatora lietošanas stundu, un dažreiz vairāk, atkarībā no nepieciešamās aparatūras.
Izplatīta superdatoru lietošana
Pēdējā laikā, nevis paļaujoties uz lieliem un dārgiem superdatoriem, arvien vairāk zinātnieku pievēršas citai metodei savu skaitļošanas vajadzībām: izplatītai superdatoru lietošanai. Jūs droši vien esat dzirdējuši par to iepriekš. Nevis paļaujoties uz vienu centralizētu datoru, lai veiktu noteiktu uzdevumu, šis sabiedrības finansētais skaitļošanas stils izmanto skaitļošanas jaudu no izplatīta brīvprātīgo tīkla, parasti darbinot īpašu programmatūru mājas datoros vai viedtālruņos. Individuāli šie brīvprātīgo datori nav īpaši jaudīgi, bet, ja tos pietiekami daudz savieno kopā, to kopējā jauda viegli var pārspēt jebkuru centralizētu superdatoru – un bieži vien par daļu no izmaksām.
Brīvprātīgo skaitļošanas koncepcijas rašanās un uzplaukums
Brīvprātīgo skaitļošanas koncepcija pastāv jau desmitgadēm, bet tā patiešām sāka attīstīties tikai 1990. gadu beigās – kad personālie datori bija ienākuši lielā skaitā ASV mājsaimniecībās.
1999. gadā Kalifornijas Universitātes Bērklijas un Stenfordas pētnieki uzsāka divus projektus, kas guva ievērojamu mediju uzmanību un plašu pieņemšanu: SETI@home, kas mudināja datorlietotājus reģistrēties un izmantot savus CPU radio teleskopu datu analizēšanai, un Folding@home, kas izmantoja šo skaitļošanas jaudu sarežģītu olbaltumvielu locīšanai.
Abi projekti guva milzīgu sabiedrības atsaucību. SETI@home pat piedzīvoja tik lielu sākotnējo interesi, ka tas pārslogot projektu serverus un izraisīja biežas avārijas. Bet pēc šī sasnieguma interese pakāpeniski samazinājās un galu galā noveda pie projekta slēgšanas pēc 20 gadiem.
Folding@home neizturēja tādu pašu likteni. Apmēram tajā pašā laikā, kad SETI@home projekts tuvojās beigām, Folding@home izdevība spīdēt parādījās: COVID-19 uzliesmojums. Drīz pēc pandēmijas sākuma vairāk nekā miljons jaunu brīvprātīgo pievienojās projektam, efektīvi radot pasaulē ātrāko superdatoru – vienu jaudīgāku nekā 500 tradicionālie superdatori kopumā. Viņu uzdevums bija vienkāršs, tomēr būtisks dažu no sarežģītākajām slimībām, tostarp COVID-19, atslēgšanai: locīt olbaltumvielas.
Olbaltumvielas ir būtiskas, lai saprastu, kā, piemēram, vīruss reaģē un piesārņo cilvēka imūnsistēmu. Savā dabiskajā stāvoklī olbaltumvielas ir salocītas formās, un tās atlocas, lai piemēram saistītos un apspiestu mūsu ķermeņa aizsardzību. Lai izstrādātu terapijas metodes, zinātnieki veic simulācijas, lai ielūkotos olbaltumvielu atlocīšanas secībā – bet tas ir ļoti resursu patērinošs un laikietilpīgs process. Šeit noder Folding@home. Tas ne tikai ievērojami samazina izmaksas, bet arī paātrina attīstību par mēnešiem un pat gadiem dažos gadījumos.
Rezultāti vairākkārt ir bijuši pionieriski. 2021. gadā zinātnieki spēja atklāt, kāpēc COVID-19 varianti bija postoši, lielā mērā pateicoties Folding@home pieaugošajai skaitļošanas jaudai. Turklāt tas palīdzēja izstrādāt COVID-19 pretvīrusu zāles, kas tagad virzās uz klīniskajiem izmēģinajumiem. Turklāt Folding@home ir veicinājis arī vairākus nozīmīgus atklājumus citu slimību, piemēram, Alcheimera slimības, Parkinsona slimības un vēža jomā.
Jauna veida pilsoniskais zinatnes veids
Aizraujoši ir tas, ka projekti kā Folding@home nav vienīgais veids, kā zinatnieki izmanto viedtalu jaudu. Dažreiz tīra skaitļošanas jauda nav īpaši svarīga, un pētniekiem vienkarsi nepieciešams plašaks informacijas spektrs – informacija, ko var savakt un nodot tikai tukstošiem cilveku visâ pasaulê.
Piemeram, šogad martâ Eiropas Kosmosa Agentura uzsaka savu Camaliot kampaņu, kas cenšas uzlabot laika prognozes lietotnes radošâ veidâ izmantojot cilveku Android telefonos esošos GPS uztverêjus. Jûs redzat, kad jûsu telefons pieprasa navigacijai satelîtus, tie atbild ar laiku un savu atrašanâs vietu, un telefoni aprêkina kur tie atrodas balstoties uz to cik ilgi katrs ziņojums nonâca. Laiks cik ilgi katrs signâls aizņem var labâk informêt zinâtniekus par atmosfêras îpašîbâm, piemêram cik daudz ûdens tvaika tajâ atrodas, kas savukârt var palîdzêt prognozêt precîzâkas lietus prognozes. Bet ESA komanda šo darbîbu var veikt tikai no dažâm vietâm.
Camaliot lietotne ļauj Android telefona īpašniekiem no visas pasaules piedalîties ESA projektâ. Tâ atkârtoti pieprasa satelîtus no cilveku telefoniem un nosûta atbildes datus ko tâ savâc atpakaļ uz ESA bâzi.
Dalîba
Bet paliek jautâjums: Kâpêc kâds aizdotu savas ierîces jaudu par brîvu? Papildus paaugstinâtajiem elektroenerğijas rêķiniem tas arî ietekmê jûsu telefona un datora veiktspêju un veselîbu. Bet pat ar šîm negatîvajâm pusêm daudziem kâ Jeffrey Brice, skaņas dizainerim kurš kopš 2007. gada locîjis olbaltumvielas, atbilde ir diezgan vienkârša: darît labu.
“Es kâdu laiku interesêjos par kriptovalûtâm,” teica Brice,”bet šî paša aparatûras izmantošana Folding@home projektam šķita labâka, êtiskâka un filantropiskâka.”
Citiem tas ir pasîvais ienâkumu avots. Lai veicinâtu dalîbu dažas vadošâs Folding@home grupas ir izveidojušas ziedojumu vadîtus kriptokopienas kurâs tiek sadalîtas valûtas kâ Dogecoin katru nedêļu atkarîbâ no ieguldîjumiem. Camaliot lîdzîgi atlîdzina savus labâkos dalîbniekus ar kuponiem.
Ar datorcipiem kas nonâk gandrîz visur Josh Smith CureCoin dibinâtâjs kriptovalûta Folding@home brîvprâtîgajiem paredz vêl spoţîgâku nâkotni sabiedrîbas finansêtajiem zinâtnes projektiem. “Ja mês sasniegsim mûsu augstos kapacitâtes mêrķus nâkotnes ietekme uz mûsu planêtu bûs kaut kas kas nekad netiks aizmirsts” viņš teica.