728b.gif

Grid computing a BOINC – zapojte se také!

11.07.08 15:51 | Internet | autor: Longer (profil) | Čteno: 3477x |
Nic mocUjde toPrůměrDobréVýborné (Žádná hodnocení)

BOINCTématem dnešního článku je úvod do grid computingu. Měl by vás seznámit s tímto výrazem, vysvětlit jak to funguje a k čemu to vlastně slouží. Řekneme si něco o platformě BOINC, popíšeme pár významných vědeckých projektů, které využívají tento systém.

Nakonec třeba vybereme společně jeden projekt, do kterého se někteří z vás třeba i zapojí.

Grid computing obecně

Začněme tedy trochou teorie. Na světě je mnoho univerzit a vědeckých pracovišť, která se zabývají různými projekty. V průběhu těchto projektů vědečtí pracovnící obvykle sbírají různé vzorky dat, tato data pak vloží do nějakého superpočítače, který mají k dispozici a pomocí svého, pro tento účel napsaného algoritmu, nechají tento superpočítač zpracovat výsledky.

Univerzitní superpočítače nabízí většinou hodně potenciálu co se týče výkonu, mívají desítky procesorů a tak jsou pro tyto účely vhodné, nicméně jejich procesorový čas je velmi drahý a málokterý projekt si tak může dovolit takovéto počítače využívat. Zejména z tohoto důvodu vznikla myšlenka GRID computingu.

Kolik je na světě počítačů? Půl miliardy? Miliarda? Ano, myslím tím i osobní počítače, které máte i Vy u sebe doma. Většina z těchto počítačů nabízí mnohem větší výkon, než jsou jejich uživatelé vůbec schopni využít. Podle studie jednoho patřičně zaměřeného serveru je na světě zhruba 70% nevyužitého procesorového času. Proč tedy tento procesorový čas nevyužít pro účely některého s vědeckých projektů?

Grid Computing - schema

Dost naznačování, grid computing je vlastně síť počítačů. Centrem této sítě je server, kde se hromadí data získávaná v rámci daného projektu. Tento server má za úkol tato data dělit na jednotlivé části (WO = workunity), které jsou připraveny k odeslání počítačům zapojeným do projektu. Počítače jejichž uživatelé se rozhodli do projektu zapojit, mají v sobě nainstalovaný program, který komunikuje se serverem a v rámci svých možností si říká o workunity. Ty pak zpracovává a výsledky odesílá zpět serveru, který je řadí a chystá ke zhodnocení vědeckými pracovníky. Server ohodnotí přijaté výsledky body a připíše je uživateli k jeho účtu v rámci projektu.

BOINC – univerzální platforma pro GRID

V dobách nedávno minulých vyvíjel každý projekt pro koncové počítače svůj vlastní klientský software. Na Berkleyho univerzitě se ale rozhodli, že by bylo dobré postavit pro grid computing společnou univerzální platformu, kterou by bylo možné využívat pro výpočty všech projektů. Začali vyvíjet program s názvem BOINC (zkratka z Berkeley Open Infrastructure for Network). Vzhledem k jeho otevřené povaze a relativně jednoduché možnosti implementace nových projektů, začaly již existující projekty brzy k této platformě přecházet (jmenujme například světoznámý a asi první projekt obrovských rozměrů využívající grid – SETI). Začaly také vznikat nové projekty, některé nadějné, některé méně.

Server každého projektu na kterém BOINC běží, udržuje účty jednotlivých jeho klientů. Každý klient má možnost použít jedno své přihlašovací jméno na neomezeném množství počítačů s nainstalovaným BOINCem. V rámci každého serveru jsou vytvořeny různé týmy uživatelů. Každý uživatel může být v jednu chvíli pouze v jednom týmu a tím ho podpořit svými nasbíranými body. Oficiálním českým týmem v rámci všech projektů je Czech National Team. Oproti očekávání se tento tým drží ve většině projektů mezi prvními deseti, vzhledem k tomu jak jsme malá země, to vnímám jako velký úspěch.

Na každém počítači kde je nainstalován BOINC můžeme zároveň počítat hned několik projektů najednou a přiřadit jim prioritu dle vlastního uvážení.

Nutno říci, že software BOINC běží na počítači s nejnižší prioritou, takže využívá jenom opravdu nevyužité prostředky systému. V žádném případě tedy neovlivňuje ostatní používané programy. Většina projektů dokonce nabídne grafické znázornění právě probíhaného výpočtu v podobě spořiče obrazovky.

Spořič obrazovky u projektu climateprediction

Známější projekty běžící pod platformou BOINC

(převzato ze serveru českého národního týmu)

SETI@Home – Homepage

Tento již více jak 40 let trvající výzkum v roce 1999 uvedl mezi distribuované výpočty David Anderson, který v roce 2003 také stál u zrodu celého systému BOINC. Jedná se o velice zajímavý a vskutku nadčasový projekt, který zajisté zaujme všechny nadšence vesmíru, kterým vrtá v hlavě pravděpodobně nejzásadnější otázka lidstva: ,,Jsme ve vesmíru sami?? Díky největšímu radioteleskopu na světě, který se nachází v Arecibu (Puerto Rico), který má centrum projektu k dispozici, zachytávají vesmírný šum v jeho rádiové podobě, následně filtrují tento zvuk od běžných rušení a ve výsledném signálu hledají jakékoliv anomálie, které by mohlo mít na svědomí vysílání od mimozemských civilizací. Tento projekt měl za dobu své existence několik desítek kandidátů na takovýto signál, ale prozatím ještě ten pravý důkaz stále nebyl nalezen. Jelikož se však již dlouhá léta nejedná o vládní projekt, nemusíme se obávat, že existence takovéhoto vysílání by byla jakkoliv před veřejností utajována.

ClimatePrediction – Homepage

Zabývá se modelováním klimatických modelů s cílem předpovědět vývoj klimatu na Zemi v dalších desetiletích. Zpracování probíhá prostřednictvím klimatických modelů, kterých je vícero typů. Liší se od sebe jak počtem zpracovávaných let, tak i precizností výpočtů v jednotlivých letech. Modely fungují tak, že Země je po několika stupních zeměpisné šířky a délky rozdělena na několik set buněk (dle konkrétního typu modelu). Každá buňka má několik výškových úrovní (oceán + atmosféra). Pro každou buňku se počítá teplota, tlak, vlhkost, vektory větru, oblačnost a sníh/led. Model se od nastavení počátečních podmínek a parametrů vyvíjí. Z toho také vyplývá větší náročnost těchto výpočtů oproti ostatním BOINC projektům. Klimatické modely se zpracovávají na běžném počítači několik set hodin.

Rosetta @ Home – Homepage

Projekt se zabývá vývojem léků proti rakovině, ale i jiným chorobám souvisejícím s DNA a funkcí proteinů. Vědci z desítek tisíců lidských proteinů totiž podrobně znají funkci pouze omezeného počtu z nich. Jelikož však již známe kompletní lidský genom (tedy posloupnost nukleotidů a genů), úkolem projektu je na jeho základě vypočíst tvar a z něho přímo vyplývající funkci těchto proteinů v našem organismu. Výsledky jsou zdarma odevzdávané do obecné vědecké databáze, z které můžou čerpat všechny výzkumné týmy ve světě ?velká databáze proteinů se známým tvarem a funkcí umožní mnohem rychlejší vývoj účinných léků.

Závěr

Většina z nás nejsou vědci, kteří by byli schopni svými vynálezy ovlivnit chod této planety. Každý z nás se ale o některý problém lidstva alespoň pasivně zajímá. Proč tedy nepomoct alespoň tímto nenásilným způsobem k řešení těchto problémů?

Informace o dalších projektech naleznete na stránkách českého týmu:

336b.gif

Líbil se ti tento článek? Ukaž ho i ostatním! Pro snadné přidání odkazu na Facebook, Linkuj.cz nebo Twitter klikni na jednu z ikonek výše a nech další, ať si článek také přečtou.

Zanechat odpověď