Computação Distribuída: Uma Breve Introdução aos Projetos BOINC

Aqui, muitos ouviram falar do programa de computação distribuído BOINC , talvez muitos até participem dele. Este artigo é direcionado principalmente para aqueles que não ouviram falar sobre esse projeto, mas podem estar interessados ​​nele. Aqui darei breves descrições dos projetos mais populares.

O BOINC é um pacote de software para organizar rapidamente a computação distribuída. Consiste em partes de servidor e cliente. Ele foi originalmente desenvolvido para o maior projeto de computação voluntário - SETI @ home, mas mais tarde desenvolvedores da Universidade da Califórnia em Berkeley disponibilizaram a plataforma para projetos de terceiros. Hoje, o BOINC é uma plataforma universal para projetos nas áreas de matemática, biologia molecular, medicina, astrofísica e climatologia. O BOINC oferece aos pesquisadores a oportunidade de explorar o enorme poder computacional dos computadores pessoais de todo o mundo ¹ .

O ponto principal é que esse programa permite que várias pesquisas, instituições educacionais ou simplesmente entusiastas da ciência encontrem ajuda de pessoas que desejam compartilhar o tempo do processador com elas. Uma tarefa que requer um poder de processamento significativo é dividida em partes mais simples e enviada a várias pessoas se a solução estiver correta para sua parte - o servidor do projeto acumula um certo número de pontos ao participante.
Muitos participantes são organizados em equipes e organizam competições entre si em vários projetos.

Esse processo pode ser descrito brevemente da seguinte maneira:



No momento, a rede BOINC possui cerca de 300 mil participantes ativos, o que totaliza mais de 9 milhões de computadores e um desempenho de mais de 8 petaflops (no momento da redação).

Lista de projetos
Aqui você pode ver estatísticas de todos os projetos ativos.

SETI @ home

O SETI (Busca de Inteligência Extraterrestre) é um campo da ciência cujo objetivo é encontrar vida extraterrestre inteligente. Um método conhecido como "rádio SETI" é usar radiotelescópios para receber sinais de banda estreita do espaço. Sinais que não são característicos de fenômenos naturais servirão como evidência do uso de tecnologias extraterrestres.

Anteriormente, os projetos do TAC usavam supercomputadores especiais localizados no telescópio para analisar as informações recebidas. Em 1995, David Gedi sugeriu o uso de um grande número de computadores domésticos conectados à Internet como supercomputador virtual para analisar sinais de rádio. Para estudar essa idéia, ele organizou o projeto SETI @ home. O projeto SETI @ home foi lançado em maio de 1999.

Rosetta @ home

O projeto Rosetta @ home visa calcular a estrutura tridimensional de proteínas. Pesquisas como essa podem levar a medicamentos para doenças como HIV, malária, câncer e Alzheimer.

Mais informações sobre os objetivos e métodos deste projeto podem ser encontradas aqui .

WorldCommunityGrid

Este projeto foi lançado pela IBM para calcular em vários campos da ciência: decodificar o genoma humano, desenvolver uma cura para o vírus Ebola, mapear marcadores químicos de vários tipos de câncer, além de pesquisas no campo de energia renovável.

Lista de projetos concluídos

Einstein @ home

O Einstein @ Home tem como objetivo determinar a localização dos pulsares usando dados do Observatório de Ondas Gravitacionais Interferométricas a Laser ( LIGO ), radiotelescópio Arecibo , telescópio gama espacial Fermi ( GLAST ).

O sinal que comprovava a existência de ondas gravitacionais era muito curto para o projeto processar, mas agora os dados estão sendo preparados para uma nova busca por ondas gravitacionais contínuas no céu.

Previsão climática

O projeto calcula várias simulações de modelos climáticos, o que nos permite prever como o clima na Terra mudará no futuro.

Controle da malária

O projeto utiliza recursos computacionais para modelagem estocástica da epidemiologia e história natural da malária causada por Plasmodium falciparum .

MilkyWay @ Home

O projeto visa criar modelos tridimensionais de alta precisão do fluxo de Sagitário , que fornecem informações sobre como a Via Láctea foi formada e como os braços de maré são formados durante uma colisão de galáxias.

LHC @ Home

O subprojeto SixTrack, projetado para ajudar os cientistas a melhorar o LHC, calcula as várias trajetórias de 60 partículas, nas quais o feixe manterá a estabilidade no acelerador. O número de ciclos é de 100.000 a um milhão de ciclos, o que corresponde a menos de 10 segundos em tempo real. Isso é suficiente para verificar se o feixe manterá a trajetória por muito mais tempo ou se existe um risco de perda da estabilidade do feixe, o que pode levar a sérios problemas na realidade, por exemplo, para parar o acelerador ou a falha de alguns detectores.

Primegrid

O projeto tem como objetivo procurar primos de um tipo especial. Uma lista completa de subprojetos pode ser encontrada no site oficial.

Asteróides @ home

O projeto visa aumentar a quantidade de informações sobre as características físicas dos asteróides. O programa processa os dados de observações fotométricas com diferentes instrumentos em momentos diferentes. Essa informação é convertida pela inversão da curva de luz , que permite criar um modelo 3D da forma do asteróide, juntamente com a determinação do período e a direção da rotação em torno de seu eixo.

Como os dados das observações fotométricas geralmente são ampliados no tempo, o período de rotação não é "visível" diretamente. Uma grande quantidade de parâmetros deve ser verificada para determinar a solução ideal. Nesses casos, inverter a curva de luz leva muito tempo e a computação distribuída é a única maneira de lidar efetivamente com a fotometria de centenas e milhares de asteróides. Além disso, para detectar erros no método e reconstruir os verdadeiros parâmetros físicos dos asteróides, é necessário processar uma grande quantidade de dados sobre objetos "sintéticos".

Estudar a forma e outros parâmetros dos asteróides permitirá que você aprenda mais sobre seu tamanho real, se eles representam uma ameaça real e, no futuro, ajudará a determinar objetivos adequados para as missões de pesquisa.



Base de modelos 3D de asteróides

Cosmologia @ Home

O projeto tem como objetivo buscar um modelo que melhor descreva o nosso universo e descobrir qual grupo de modelos confirma os dados atuais obtidos por estudos cosmológicos teóricos e observações físicas práticas.

Yoyo @ home

O projeto consiste em cinco subprojetos, cada um dos quais é um projeto para encontrar soluções para várias questões teóricas: desde encontrar números ímpares ímpares até um projeto para simular o trabalho do coletor de múons .

POEM @ Home

O projeto tem como objetivo modelar a dobragem de proteínas , que no futuro ajudará a determinar com mais precisão a função das proteínas por sua estrutura. Esse conhecimento pode ajudar na pesquisa médica.

theSkyNet POGS

Este é um projeto de pesquisa astronômica para processamento de dados de vários telescópios do mundo em diferentes faixas do espectro eletromagnético. O projeto combina GALEX , Pan-STARRS1 e WISE para criar um atlas multifreqüencial (espectro ultravioleta-óptico-infravermelho) de nosso entorno imediato. O projeto determina os parâmetros físicos (massa estelar de galáxias, absorção de radiação por poeira, massa do componente de poeira, taxa de formação de estrelas) de cada pixel, utilizando a técnica de busca ideal para a distribuição de energia espectral .

GPUGRID

As simulações moleculares realizadas pelo projeto são algumas das mais frequentes quando os cientistas trabalham, mas também são as que consomem mais recursos, portanto, um supercomputador geralmente é usado para calculá-las. Como outros projetos biológicos do BOINC, o GPUGRID utiliza recursos de computador para simular proteínas para entender melhor sua estrutura e desenvolver medicamentos para várias doenças.

Links úteis:

Versões do BOINC para diferentes sites do OS
GitHub
BOINC Wiki em
russo

Source: https://habr.com/ru/post/pt390749/