Розподілені обчислення України

Ціль нашої команди - обчислювальними силами комп'ютерів вирішувати задачі в області біології, математики, фізики, астрономії та інших наук.
http://distributed.org.ua/index.php?newlang=ua
Проекти розподілених обчислень (Distributed Computing) мають захоплюючу історію та серйозний обчислювальний потенціал. Сьогодні нам, власникам персональних комп'ютерів, пропонують взяти участь у рішенні найрізноманітніших науково-дослідних задач: від вивчення властивостей білків до пошуку гравітаційних хвиль зірок-пульсарів. Найчастіше до технології розподілених обчислень дослідники звертаються тоді, коли наукові проекти вимагають величезної кількості обчислень, які недоцільно та надто дорого виконувати за допомогою суперкомп'ютерів або кластерних обчислювальних мереж.

Більшість публічних проектів розподілених обчислень носять некомерційний характер, тобто за участь не потрібно нічого платити, але й одержати грошову винагороду не розраховуйте. Участь у подібному проекті - це як комфортний вид волонтерства: вас ніхто не закликає їхати в південну Африку допомагати прищеплювати лісових пігмеїв від лихоманки або доглядати за безнадійно хворими в хоспісах. Усе що потрібно - встановити програму і не забувати завантажувати її новими завданнями.


На даний час команда Ukraine бере участь у проекті Folding@Home. Це найбільш успішний і найрезультативніший проект розподілених обчислень медичної спрямованості, організований Pande Group - академічною установою при Стенфордському університеті. Проект своєю появою й успішною роботою багато в чому зобов'язаний докторові Віджаю Панде (Vіjay Pande), відзначеному в 2006 р. престижною нагородою Ірвінга Сігала від Protein Society.

Метою проекта є моделювання фолдінга (згортання в тривимірну структуру) важливих білків людського організму. Це завдання становить найбільш складну проблему молекулярної динаміки білків, тому що вирішальна стадія фолдінга білка відбувається практично миттєво при взаємному впливі безлічі факторів. Вирішення подібного завдання, у вигляді відпрацьовування методів моделювання на експериментально підтверджених моделях згортання білків, відкриває перспективи дослідження першопричин порушень цього процесу, що призводять до багатьох важких захворювань. Ці дослідження зрештою повинні призвести до розробки нових ліків і способів лікування багатьох форм рака, хвороб Альцгеймера і Паркінсона, кістозного фіброзу, склерозу, діабету ІІ типу, коров'ячого сказу та ін.

Певних успіхів у цій області проектові вже вдалося домогтися. Розроблено і експериментально підтверджено методи моделювання фолдінга на прикладі малих білків. При цьому час згортання білків у лабораторних умовах збігся з тривалістю цього процесу на комп'ютерних моделях. Подальше моделювання протеіну BBA5 (який став еталонним білком проекту) дуже точно збіглося з даними лабораторних досліджень, що довело ефективність алгоритмів розрахункових ядер програмного забезпечення і доцільність моделювання більш складних білків.

Успішно завершено експерименти по моделюванню впливу молекул води на згортуваність білків. Отримано практичні результати в дослідженні гена р53, мутації якого викликають близько половини всіх відомих ракових захворювань. У рамках проекту вперше змодельовано структуру штучного протеїну, отриманого потім у лабораторних дослідженнях. Більш докладну інформацію про ці та інші досягнення проекту ви можете довідатися з численних публікацій у спеціалізованих наукових журналах (Science, Chemical Physics, Biophysical Journal, Computational Chemistry и др.), які доступні на цій сторінці.

Науковий колектив проекту Foldіng@Home ставить перед собою перспективне завдання створення удосконалених аналогів природних білків, а також зовсім нових структур - так званих синтетичних "самозбірних" протеїнів із запрограмованою функціональністю. Поява подібних "протеїнових роботів" призведе до справжньої революції в медицині.

Завдяки чітким практичним цілям, гарній науковій базі і реальним результатам, проект Foldіng@Home отримав підтримку багатьох власників персональних комп'ютерів, що забезпечило сумарний обчислювальний ресурс у 200 тисяч постійно або періодично підключених до проекту процесорів (з них тисяча за командою з України). Завдання моделювання фолдінга білків потребувало саме такого масштабу обчислювальних ресурсів і проект зміг їх одержати тільки за допомогою технології розподілених обчислень. Для прикладу, могутні суперкомп'ютери рідко складаються більш ніж з 10 тисяч паралельно працюючих процесорів.

У першому наближенні, з технічної точки зору, участь у проекті виглядає наступним чином: користувач сам закачує і встановлює обчислювальний модуль - програму-клієнт. На більшості комп'ютерів процесор зазвичай завантажений менш ніж на 5-10%, тому вимушено ганяє "порожні цикли" (можете в цьому переконатися, якщо подивитеся "Диспетчер завдань" операційної системи). На ці 90-95% процесорної потужності, що пропадає дарма, й претендує під час роботи програма розподілених обчислень. При цьому користувач не відчуває ніяких незручностей - програма бере для себе найнижчий пріоритет у системі, не заважаючи роботі інших програм. Розрахунки виконуються без присутності машини в мережі , з'єднання з Іnternet необхідно лише для відправлення результатів на сервер та одержання нового завдання.

Для участі в проекті Foldіng@Home підходить будь-який персональний комп'ютер, що має постійний або періодичний доступ до мережі Іnternet. У цій статті ви зможете одержати детальну інформацію про проект Folding@Home та програмне забезпечення до нього.