Космология

BOINC: система распределенных вычислений

Отправлено: Январь 3, 2018 в 21:51

Категория: «Рекомендации»

Для обработки научных данных требуются огромные мощности, но количество доступных суперкомпьютеров весьма ограничено. Однако значительную часть расчетов можно разбить на небольшие задачи, с которыми вполне под силу справиться домашнему компьютеру. Проект BOINC – это комплекс программ, предназначенный для организации распределенных вычислений. Изначально он был создан в 2002 году для проекта SETI@home, который занимается анализом радиосигналов программы SETI (поиск внеземных цивилизаций), но позже сотрудники Калифорнийского университета в Беркли открыли платформу и для других исследований. На данный момент мощности BOINC применяются для решения задач в области астрофизики, математики, молекулярной биологии, климатологии и в некоторых других сферах.

Основная идея проекта заключается в том, что обычные пользователи персональных компьютеров могут выделить часть вычислительных ресурсов в помощь различным исследовательским проектам. Вы устанавливаете на свой ПК клиент BOINC (имеются версии под все распространенные операционные системы), выбираете интересующий вас проект или группу проектов, программа скачивает пакет задач и начинает вычисления. Расчеты могут проводится во время простоя компьютера, тогда ПО будет работать в режиме скринсейвера, или на постоянной основе, потребляя разрешенное вами количество ресурсов. Режим работы настраивается достаточно гибко, а вычисления можно проводить как на центральном процессоре, так и с использованием видеокарты. Когда задача решена, данные отправляются на сервера выбранного проекта и запрашивается новое задание.

Интерфейс системы BOINC
Интерфейс программы с запущенными задачами в рамках проекта Einstein@Home.

Благодаря тому, что после отправки решения, сервер проекта начисляет участнику определенное число балов, многие добровольцы объединяются в группы и соревнуются между собой. На данный момент BOINC объединяет более 300 тысяч волонтеров со всего мира, что дает суммарную среднюю производительность более 23 петафлопс. Для сравнения, три мощнейших суперкомпьютера в мире выдают по 93, 34 и 20 петафлопс. Имеется даже криптовалюта Gridcoin, нацеленная сугубо на научные вычисления посредством BOINC: чем активнее вы участвуете в проекте, тем больше монет получаете. Хоть курс этой криптовалюты и не очень высок, но, по крайней мере, идея выглядит куда более здравой, чем трата огромных вычислительных мощностей на обогрев окружающего пространства, как это происходит с Bitcoin и его альтернативами. Присоединиться к BOINC можно скачав клиент по этой ссылке, а ниже дается краткий обзор некоторых исследований в сфере астрономии и астрофизики, в которых вы можете захотеть принять участие.

Популярные проекты BOINC

Cosmology@Home от университета штата Иллинойс анализирует различные наборы данных космологического характера, например, информацию о реликтовом излучении, поступившую от космической обсерватории Планк. Основной целью проекта является поиск модели Вселенной, лучшим образом согласующейся с астрономическими наблюдениями и современными теориями физики элементарных частиц. Для работы над проектом вам понадобится связка BOINC + Virtualbox, а также процессор с поддержкой аппаратной виртуализации VT-x или AMD-v.

Спонсорами проекта Einstein@Home выступают университет Висконсин (США) и Институт гравитационной физики Макса Планка (Германия). Одним из основных направлений является поиск низкочастотных гравитационных волн от вращающихся нейтронных звезд путем анализа данных с гравитационно-волновых детекторов LIGO, космического гамма-телескопа Ферми и радиотелескопа Аресибо. Также в рамках проекта доступны задачи по поиску гамма-пульсаров, которые выполняются с помощью видеокарты. Дополнительного программного обеспечения для работы в Einstein@Home не потребуется.

Ренсселеровский политехнический институт поддерживает проект MilkyWay@Home, задачей которого является построение точной трехмерной модели нашей галактики Млечный путь. Данные для анализа поступают из программы SDSS (Слоановский цифровой небесный обзор), которая стартовала еще в 2000 году. Программа Google Earth при просмотре неба старается брать данные именно из SDSS, если они доступны для заданного региона. Также проект работает над исследованиями в области информатики, в частности, изучаются различные методы оптимизации алгоритмов распределенных вычислений.

SETI@home – первый и, пожалуй, самый известный проект BOINC, курируется университетом Беркли и занимается поиском разумной жизни вне Земли. На вашем компьютере будут анализироваться узкополосные (1200-3000 МГц) радиосигналы из космоса, собираемые системой радиотелескопов Аллена из 42 антенн в рамках программы SETI. Несмотря на высокую популярность проекта он регулярно подвергается критике за недостаточную, по мнению некоторых ученых, продуманность методики поиска. Стоит отметить, что поиск внеземных цивилизаций является одним из пунктов исследовательской программы такого серьезного и крайне дорогого проекта NASA как космический телескоп Джеймс Вебб.