Obliczenia rozproszone

Obliczenia rozproszone
Komputery zdominowały nasze życie, podłączone
do sieci internetowej wykorzystujemy je na co dzień
w pracy i w domu. Większość użytkowników nie wyłącza
komputera podczas krótkich przerw, a niektórzy z nas
pozostawiają maszyny włączone przez noc, aby pobierać
z sieci aplikacje i różne pliki multimedialne. Gdy nie
pracujemy w danej chwili, a komputer jest włączony jego
zasoby i moc obliczeniowa procesora jest marnowana.
Zazwyczaj uruchamia się wygaszacz ekranu, procesor
wchodzi w stan jałowy i poza zużyciem ok. 2 % mocy na
obsługę podstawowych procesów nic on nie robi.
Gdybyśmy
zsumowali
czasy
bezczynności
prywatnych
komputerów
na
świecie,
okazałoby
się, że marnujemy gigantyczną moc obliczeniową
procesorów. Dlatego też od wielu lat działają programy
naukowei badawcze umożliwiające współdzielenie zasobów
obliczeniowych, dzięki czemu każdy może brać w nich
udział (oczywiście mając komputer i dostęp do Internetu).
Dzięki pracy setek tysięcy (a nawet milionów)
komputerów stworzony zostaje jakby wieloprocesorowy
superkomputer. Działa to w ten sposób, że użytkownik
instaluje oprogramowanie (zazwyczaj jest to wygaszacz
ekranu), który pobiera dane poprzez Internet z serwera
w celu ich przetworzenia. Po przetworzeniu pobranych
danych nasz wygaszacz ekranu przesyła serwerowi wyniki
przeprowadzonych obliczeń, a następnie pobiera od serwera
kolejne dane do przetworzenia. W chwili, gdy nie używamy
komputera włącza się wygaszacz ekranu – czyli nasza
aplikacja, która wykonuje obliczenia (wykorzystywana jest
wtedy każda chwila przestoju w pracy do analizy danych).
Przetwarzanie jednej „paczki” danych trwa różnie
i zależy od wielu czynników (szybkości maszyny, algorytmu
obliczeniowego, ilość przerw w pracy – aby mógł zadziałać
wygaszacz, itp.), mogą to być dni, tygodnie, miesiące.
W Internecie jest olbrzymia liczba programów badawczych,
wykorzystujących obliczenia rozproszone. Głównymi ich
dostawcami są uniwersytety i instytuty naukowe.
Seti@home – był największym (trwającym 7 lat)
i najbardziej znanym projektem opartym na obliczeniach
rozproszonych, mającym za zadanie rozstrzygnąć
możliwość istnienia inteligentnej formy życia poza
Ziemią. Zbierane dane z radioteleskopu w Arecibo zostały
rozdzielane na małe fragmenty, a następnie analizowane
na komputerach użytkowników. W projekcie brało udział
ponad 5 mln komputerów. Powstały zorganizowane grupy
użytkowników, rywalizując między z sobą, która z nich
przetworzy najwięcej danych – były rankingi, statystyki
i nagrody dla najlepszych. Mimo braku konkretnego wyniku,
Wygaszacz ekranu projektu Seti@home
60
Radioteleskop Arecibo w Portoryko
Seti@home spełnił ważne zadanie – zainteresował zwykłych
ludzi udziałem w specjalistycznych badaniach i przyczynił
się do rozwoju koncepcji rozproszonego przetwarzania
danych przez prywatne komputery.
Obecnie jest wiele dostępnych projektów z różnych
dziedzin nauki: fizyki, astronomii, matematyki, meteorologii,
biologii i medycyny. Dostępne są m. in.: Einstein@home
mający na celu badanie fal grawitacyjnych, LHC@home
służący
dokładnej
kalibracji
akceleratora
cząstek
elementarnych budowanego przez CERN w Genewie,
ABC@home badanie jednego z ważniejszych otwartych
problemów matematyki – hipotezy ABC.
Do najważniejszych jednak należy zaliczyć
projekty z dziedziny medycyny i biologii, które mogą
rozwiązać nasze ziemskie problemy. Pomagamy w walce
z chorobami których dziś jeszcze nie potrafimy skutecznie
leczyć – chorobą Alzheimera, BSE, Creutzfeldta-Jakoba,
AIDS, Huntingtona i Parkinsona, różnymi odmianami
nowotworów.
Dołączając do zespołów poszukujących
odpowiednie struktury białek, czy zajmujących się
badaniami ludzkiego genomu, można mieć swój udział
w rozwiązywaniu globalnych problemów ludzkości.
Warto więc brać udział w projektach, chociaż niektórzy
będą zastanawiać się co tak naprawdę obliczamy, może
nasz wygaszacz ekranu łamie kody, szyfry bankowe a może
symuluje wybuchy bomby atomowej?
Faktem jest, że wykorzystując metodę brute
force „brutalna siła” możemy łamać kody czy rozkładać
klucze szyfrujące na czynniki pierwsze. Metoda opiera
się na sukcesywnym sprawdzeniu wszystkich możliwych
kombinacji w poszukiwaniu rozwiązania problemu.
Jest ona zwykle nieoptymalna, ale najprostsza
i najbardziej skuteczna – teoretycznie pozwala ona złamać
każde hasło – praktycznie może to potrwać nawet tysiące
i miliony lat.
Już niebawem, będzie można zarabiać za
pomocą przetwarzania rozproszonego, wspomagając
firmy komercyjne... a wtedy to, już niektórzy nie będą się
zastanawiać czy łamiemy kody bankowe czy symulujemy
wybuchy nuklearne. Aby zachęcić jak najwięcej osób
do udziału w danym projekcie, już teraz niektóre firmy
wprowadzają nagrody pieniężne dla osoby, która odnajdzie
najlepsze rozwiązanie danego problemu.
Fot. Internet
Paweł Król