Цели и научные достижения Folding@home
Цели и научные достижения Folding@home.
Folding@home (F@H, FAH) — это проект распределённых вычислений, который изучает поведение белков (сворачивание и агрегацию молекул). F@H разработан и запущен 1 октября 2000 года учёными из "Pande laboratory" (факультеты химии, структурной биологии и Медицинский центр Стэнфордского университета). Непосредственным руководителем лаборатории является профессор Виджей Панде (Vijay Pande). Для своего времени Folding@home стал революционным в области использования для распределённых вычислений и научных исследований вычислительной мощности видеоускорителей (GPU), игровых консолей PlayStation 3 и программного интерфейса MPI, используемого для вычислений на многоядерных процессорах.
Цели и научные достижения.
Цель проекта Folding@home — с помощью компьютерного моделирования процессов свёртывания/развёртывания молекул белка, получить лучшее понимание причин возникновения болезней, вызываемых дефектными белками, таких как:
Болезнь Альцге́ймера (также сенильная деменция альцгеймеровского типа) — наиболее распространённая форма деменции, неизлечимое нейродегенеративное заболевание, впервые описанное в 1906 году немецким психиатром Алоисом Альцгеймером. Как правило, она обнаруживается у людей старше 65 лет, но существует и ранняя болезнь Альцгеймера — редкая форма заболевания. Общемировая заболеваемость на 2006 год оценивалась в 26,6 миллионов человек, а к 2050 году число больных может вырасти вчетверо. У каждого человека болезнь протекает по-своему, но при этом наблюдается ряд общих симптомов. Первые заметные проявления обычно по ошибке связывают с преклонным возрастом или объясняют влиянием стресса. Наиболее часто на ранних стадиях распознаётся расстройство памяти, этот симптом может проявляться, например, неспособностью вспомнить недавно заученную информацию. При обращении к врачу и подозрении на болезнь Альцгеймера для уточнения диагноза обычно анализируют поведение, проводят серию когнитивных тестов, если возможно, проводится магнитно-резонансная томография (МРТ). С развитием болезни проявляются такие симптомы, как спутанность, раздражительность и агрессивность, колебания настроения, нарушается способность говорить и понимать сказанное (афазия), происходит потеря долговременной памяти и общее самоустранение больного от дел по мере затухания сознания. Постепенная потеря функций организма ведёт к смерти. Индивидуальный прогноз затруднён из-за вариаций в длительности течения болезни, которая может развиваться подспудно на протяжении длительного времени, прежде чем станут заметны симптомы и будет поставлен диагноз. Средняя продолжительность жизни после установления диагноза составляет около семи лет, менее трёх процентов больных живут более четырнадцати лет.
Болезнь Паркинсо́на — хроническое заболевание, характерное для лиц старшей возрастной группы. Вызвано прогрессирующим разрушением и гибелью нейронов чёрного вещества среднего мозга и других отделов центральной нервной системы, использующих в качестве нейромедиатора дофамин. Для болезни Паркинсона характерны двигательные нарушения: тремор, гипокинезия, мышечная ригидность, постуральная неустойчивость, а также вегетативные и психические расстройства — результат снижения тормозящего влияния бледного шара (паллидума), расположенного в переднем отделе головного мозга, на полосатое тело (стриатум). Повреждение нейронов паллидума приводит к «торможению торможения» периферических двигательных нейронов (мотонейронов спинного мозга). На данный момент болезнь неизлечима, однако существующие методы консервативного и оперативного лечения позволяют значительно улучшить качество жизни больных. Своим названием болезнь обязана французскому неврологу Жану Шарко. Он предложил назвать её в честь британского врача и автора «Эссе о дрожательном параличе» Джеймса Паркинсона, чей труд не был должным образом оценён при жизни.
Болезнь Хантингтона (синдром Хантингтона, хорея Хантингтона или Гентингтона) — генетическое заболевание нервной системы, характеризующееся постепенным началом обычно в возрасте 30-50 лет и сочетанием прогрессирующего хореического гиперкинеза и психических расстройств. Заболевание вызывается умножением кодона CAG в гене IT-15. Этот ген кодирует 350-kDa белок хантингтин с неизвестной функцией. В гене дикого типа (не мутантного) у разных людей присутствует разное количество CAG повторов, однако, когда число повторов превышает 36, развивается болезнь. Нейроморфологическая картина характеризуется атрофией стриатумa, а на поздней стадии также атрофией коры головного мозга.
Несовершенный остеогене́з (лат. osteogenesis imperfecta; иначе «несовершенное костеобразование», болезнь «хрустального человека») — группа генетических нарушений. Одно из заболеваний характеризующееся повышенной ломкостью костей. Люди с НО либо имеют недостаточное количество коллагена, либо его качество не соответствует норме. Так как коллаген важный белок в структуре кости, это заболевание влечёт за собой слабые или ломкие кости. Будучи генетическим нарушением, НО является аутосомно-доминантным дефектом. В большинстве переданным по наследству от родителей, однако, возможна и индивидуальная спонтанная мутация.
Болезнь Кройцфе́льдта — Я́коба (более распространена транскрипция Крейтцфельдта — Якоба, названо по именам немецких врачей Hans Gerhard Creutzfeldt, Alfons Maria Jakob; синонимы: псевдосклероз спастический, синдром кортико-стриоспинальной дегенерации, трансмиссивная спонгиоформная энцефалопатия, коровье бешенство) — прогрессирующее дистрофическое заболевание коры большого мозга, базальных ганглиев и спинного мозга. Считается основным проявлением губчатой энцефалопатии (прионная болезнь).
К настоящему времени проект Folding@home успешно смоделировал процесс свёртывания белковых молекул на протяжении 5-10 мкс — это в тысячи раз больше предыдущих попыток моделирования. По результатам эксперимента вышло чуть менее 200 научных работ.
Производительность.
В 2007 году книга рекордов Гиннесса признала проект Folding@home самой мощной сетью распределённых вычислений. В июле 2008 года F@H признан крупнейшим проектом распределённых вычислений, как по мощности, так и по числу участников. Кроме того, до середины 2011 года он был самым мощным в мире симулятором молекулярной динамики. В декабре 2011 года проект Folding@home занимал вторую строчку мирового рейтинга самых мощных систем распределённых вычислений, уступая лишь Bitcoin.
В настоящее время Folding@home является одной из самых быстрых систем в мире компьютеров. По состоянию на 20 октября 2012, в проекте задействованы 215312 активных CPU, 20530 активных GPU и 17257 активных PS3 (с 6.11.2012 поддержка этой игровой консоли прекращена, задания не выдаются). Суммарная производительность составляет около 6 Pflops (петафлопс). Для сравнения, немецкий суперкопьютер "SuperMUC" занимает четвёртую строчку в мировом рейтинге суперкомпьютеров (TOP500 - 06/2012) и имеет вычислительную мощь равную примерно 3 Pflops, мощь американского "Mira" равна 8 Pflops.
Особенности.
В отличие от многих других проектов распределённых вычислений, Folding@home ведётся некоммерческим образовательным учреждением, занимающимся научными исследованиями и образованием. Полученные данные не предназначены для продажи, поэтому заработать деньги на этом невозможно. Более того, Стэнфордский университет открыто публикует результаты полученных данных. Анализ процессов отправляется в научные журналы для публикации и в дальнейшем эти статьи будут размещаться в сети. Затем, после публикации статей с анализом данных, результаты вычислений становятся доступны на веб-сайте университета и все желающие, включая других исследователей, могут ими воспользоваться.
Что же такое распределённые вычисления?
Распределённые вычисления это метод компьютерной обработки данных при котором несколько частей программы или несколько порций данных одновременно обрабатываются на двух и более компьютерах, которые связаны между собой локальной сетью или интернетом. Чтобы участвовать в проекте, человек должен загрузить небольшую программу-клиент. Клиентская программа Folding@home запускается в фоновом режиме и выполняет вычисления лишь в то время, когда ресурсы процессора не полностью используются другими приложениями. Программа-клиент Folding@home периодически подключается к серверу для получения очередной порции данных для вычислений. После завершения расчётов их результаты отсылаются обратно. Участники проекта могут оценить свой вклад по средствам статистики. Каждый участник может запустить программу-клиент на одном или более компьютерах, может вступить в одну из команд.
Для выполнения вычислений Folding@home использует вычислительную мощь сотен тысяч персональных компьютеров со всего мира. Так почему же нельзя просто использовать суперкомпьютер? Современные суперкомпьютеры на самом деле являются кластерами сотен процессоров связанных высокоскоростной сетью. Скорость этих процессоров сравнима (и часто даже ниже) со скоростью процессоров в обычных компьютерах! Таким образом, если алгоритм (такой как наш) не требует быстрого сетевого подключения, он будет исполняться с той же скоростью, что и суперкомпьютер. Конечно, нашей программе нужны не сотни процессоров современных суперкомпьютеров, а сотни тысяч процессоров. Следовательно, вычисления выполняемые Folding@home невозможны иным методом!
Более того, даже если бы нам дали доступ ко всем суперкомпьютерам мира, мы всё равно делали бы меньше циклов вычислений чем на нашем кластере под именем Folding@home! Это возможно потому, что процессоры сейчас очень быстрые и в мире простаивают сотни миллионов компьютеров.
Если вы прочитали весь пост и читаете эти слова, то наверняка у вас возникло желание попробовать свои силы.
Что ж, мануалы и наши советы вам в помощь!
Удачи!
https://forums.overclockers.ru/viewforum.php?f=21
Хотите принять участие в распределенных вычислениях, тогда, Вам сюда:
