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发信人: jinqiao (怅然若失), 信区: ITnews
标  题: 百万个人电脑投入破解科学难题
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年07月20日17:38:23 星期五), 站内信件


百万个人电脑投入破解科学难题
2001-7-20 11:39:57,阅读次数: 214
新闻内容:
  美国宾夕法尼亚州波科诺山一家普通乡村旅店的地下室,日夜灯火通明,老板迈克
·凯利的数台电脑不停运转着,沙沙作响。虽然表面没什么特别,但其实这些电脑正在
处理一个现代医学中的重大难题。
  凯利的5台电脑使用剩余的计算能力,分析着数亿个基因组成的庞大数据库,希望发
现基因在艾滋病和癌症等疾病中所起的作用。一天下来,如果运气好的话,他可以掀起
8至9个
基因的面纱。如果按照这个速度计算,他可以在数亿年后完成整个解析过程。
  不过不要紧张,因为凯利的同好遍天下,全球共有1万多台电脑加入了凯利所在的研
究项目。这些电脑被因特网编织在一起,组成一个代用的超级计算机。仿佛浩浩荡荡的
蚂蚁兵团啮食大象的尸体一样,这些电脑正在有条不紊地测试每一个潜在的基因。他们
希望能够在大约两年时间内完成所有工作。
  凯利的电脑是这项雄心勃勃的分布式计算计划的根的部分。所谓分布式计算是指把
计算分布到多个机器上去进行。利用数千万台个人电脑同时运转所产生的力量来创造虚
拟超级计算机,以攻克现代科学中的尖端计算难题。凯利说:“全球目前有相当于一百
万台Cray超级计算机的计算能力处于闲置状态,把它们调动起来,就可以减轻计算能力
紧张的压力。”
  以往曾经有过分散的分布式计算项目,但并不红火。随着因特网的迅速传播和个人
电脑计算能力日益增长,使这一领域内出现重大变化。科学工作者正在利用这一战略来
与疾病作斗争,预测全球气候变化并预测股票市场内的变动。
  瑞典放射科学家彼得·詹森设计出一种算法,模拟测量一种小型核废料储存罐周围
数千万个点的伽玛射线辐射量。如果最终获得答案,技术人员就可以知道一个罐子的最
多储存量。然而,詹森的算法需要数十亿次计算,这项计算如果在在一台电脑上完成,
需要大约5万年完成。而在2万名志愿者的电脑上运行该项目2年之后,对罐子的数据计算
已经基本完成。杰森说:“计算很简单,只是整个过程的计算量太大。”
  分布式计算在某种程度上仍然是普通人很陌生的概念,因为目前参与的人仅有几百
万,而访问因特网的用户则高达数亿人。但这种概念正在迅速横扫网络世界,并产生了
一种特殊的的技术文化,这种文化把慈善、高科技和电脑游戏混合在一起。
  参与者已经形成激烈竞争的计算小组,成为因特网上的团队运动。弗吉尼亚州阿灵
顿的网络开发商亨利·斯坦波斯十分钟情分布式计算的,他收集了一批废弃电脑以提高
他在分布式计算项目上的排名。斯坦波斯说:“你看到你的名字,然后你会说,我要把
我的名字排在最上面。”斯坦波斯是计算股票市场波动性项目的志愿者,同时参与研究
蛋白质如何从线型的氨基酸的形式转换成三维形状。
  分布式计算的概念从网络计算的早期就已经出现。这一概念早在最早诞生在20世纪
70年代的施乐公司帕洛阿尔托研究中心。那里的网络科学家们创造了一个名为“蠕虫”
(worm)的程序,该程序在研究中心的200多台机器上漫游,目的是用来搜索可投入使用的
闲置电脑。这一项目后来演变成一场灾难,蠕虫可以运行导致系统瘫痪的测试程序,当
某一主机下辖的每一台电脑都瘫痪后,蠕虫程序又扩展到一个新的主机上,使它瘫痪。
今天提起蠕虫,大多数人已经忘记了这其实是分布式计算的起源,而只记得它是一种破
坏性极强、自我传播快的电脑病毒,类似于去年的“爱虫”病毒。
  分布式计算的概念此后一段时间里进入冬眠期,到90年代中期因特网开始普及、数
百万台电脑可以通过一个单一的网络相连接时,分布式计算的概念又开始复兴。科学家
开始推出各种质数研究和解密工作,这些计算工作是专为这种方式而设计的,因为这些
计算简单,但计算次数却大到难以想像。
  最终将分布式计算带到大众面前的是一个名为SETI@home的狂想家项目。加州大学伯
克利分校领导的工作支持搜索外星智能,让个人电脑用户研究来自波多黎各Arecibo天文
台射电望远镜的数据,来搜索可能是来自于先进文明的不寻常信号。
  尽管不少严肃的科学家怀疑这类项目是否能发现什么东西,但截取外星人通讯的前
景那么引人着迷,在推出短短2年内就有300多万志愿者下载了SETI@home的数据计算屏保
程序。
  现在,各大领域内的研究学者们都陆续推出类似SETI@home,但更具备使用目标的程
序。斯坦福大学化学教授维杰·潘德正在领导Genome@home的项目,正是这个项目占据了
凯利在波科诺山旅店的电脑。在18000名志愿者的帮助下,他同时还在运行一个相关项目
,一毫微秒、一毫微秒地模拟蛋白质在形成三维形状时的行为。
  每天,一个志愿者的电脑可以计算大约10亿分之一秒的一个蛋白质的形成过程。如
果18000台电脑都在运行的话,大约需要三个星期就可以获得一些有价值的结果,然后他
们就可以开始研究另一组蛋白质。
  位于England的Oxfordshire的Rutherford Appleton实验室的气象动态研究学家迈尔
斯·阿艾则试图预测2050年的全球气候。今年夏天,阿艾向17000多名志愿者发放各种气
候预测模型,每一个计算模型人至少需要在一台台式电脑上计算200天。分布式计算使阿
伦可以模拟数千个方案,评估包括气温等100多个参数对全球气候的影响。在一台超级计
算机上,他仅可以运行大约12个方案。
  这些研究项目已经开始获得成果。约95000名志愿者组成的一个团体赢得了数项加密
竞赛的大奖并且发现了新的质数。斯坦福大学的潘德教授已经根据正在进行的研究蛋白
质的试验结果,在《科学》杂志上发表了两篇论文。在La Jolla的Scripps研究学会,一
个名为FightAIDS@home的项目已经加快了对治疗艾滋病药物的检查速度。
  但除了这些实际收益之外,在这个网上色情内容日增、诈骗和大量垃圾邮件堆积的
时代,真正推动这项运动的是一种利他主义和科学研究的精神,以及重新回到纯净的早
期因特网时代的渴望。
  参与Genome@home项目的志愿者斯蒂夫·泰勒说:“癌症使我失去了双亲,我把参与
这项计划看作是‘做自己的一点贡献’,来抵抗癌症和其它可怕的疾病。”
  泰勒为该项目购置了6台电脑。他说:“我发现这样做比起把钱放在慈善机构的信封
里、然后不知所终更有成就感。”
  为了参加一个分布计算项目,普通的电脑用户志愿者需要下载一个小程序。这个程
序将负责计算、与服务器通讯以发送用于处理的大量数据。这个程序的目的是利用电脑
闲置时的资源,因此用户使用电脑时,这个程序就会降低运行速度,而在电脑闲置时就
会加快。
  一家成立4年的非盈利研究基金会Distribted.net专门致力于推动分布式计算。基金
会负责人戴维·马克奈特说:“电脑闲置资源不能储存,没有充分利用的话就白白浪费
了。如果能找到一个很好地使用这种资源的途径,将非常令人激动。我希望能够充分利
用这些资源。”
  但正如因特网逐渐从纯洁的象牙塔走向市场,商业利益已经走近分布式计算领域,
并且因此推动了这一过程。
  免费因特网服务供应商Juno网上服务公司最近提出一些苛刻条件,要求客户不能关
闭电脑,这令其客户非常不满。这家公司希望借此向研究机构和其它公司出售处理能力
,以获取利润。
  许多新兴公司正在组织自己的分布式计算电脑网络,通过抽奖和提供现金回扣等措
施吸引志愿者加入。弗吉尼亚州Fairfax的Parabon计算公司计划根据人们为网络贡献的
计算能力,提供一定报酬。其首席执行官斯蒂夫·阿姆特朗估计,一台高端工作站一年
可收入500美元。
  但是对大多数志愿者而言,吸引他们的不是钱,而是最终的结果。数据库管理者米
歇尔·霍特克对于他在SETI@home里的排名无法上升备感沮丧。这项排名是根据他们为该
项目做了多少工作列出的。其实这种排名和与网上游戏排名相比并没有多大区别,但对
于参与者而言,这种排名是一项非常重要的荣誉。霍特克最终决定退出SETI@home项目,
而转而加入另外两项更新的项目,原因就是这两个项目提供更高的排名机会。他加入了
FightAIDS@home的团队项目,并成功地进入了前100名;接着他又加入了英特尔公司和位
于德克萨斯州奥斯丁的联合设备公司赞助的癌症研究项目,并迅速上升到第八位。霍特
克说:“如果我发现了一些东西,就是发现了一些东西,但我更感兴趣的是获得更高的
分值、更高的排名。”住在俄亥俄州的霍特克,一天到晚开着电脑,他的观点是:“如
果我现在用不着它,还不如让它开着做些有用的事。”这场竞争已经有些白热化,一些
项目明显是针锋相对。
  文章开头提到的旅店老板凯利是Overclockers Network Hellspawns团队的一名成员
。这个团队大约有65名成员,从技术专业人员到高校学生不等,最近超过了另外一个以
Star Trek中的角色Jean-Luc Picard船长为名的团队,在斯坦福大学的基因合成项目中
排名升为第三。
  现在他们已经接近另外一个意大利团队,那个团队比他们多计算出2000多个基因。
这大约需要Overclockers花费5天的时间来赶超他们。凯利说,他的团队正在拼命追赶,
团体成员在办公室里争取有用的电脑计算时间,此外一些因特网网吧也被拉入这项工作
。该团队的一位成员正在写一种SETI@home类型的屏保程序,来吸引更多的人支持。尽管
意大利的团队保持领先,但凯利有信心赶上他们。这样的话就只剩下Ars Technica Tea
m Primordial Soup团队,这支排名第一的团队比他们领先12400个基因。凯利明白,赶
上他们的机会渺茫。凯利说:“他们就象庞然怪兽,有数万名成员,比我们多太多了。


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※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.112.3.163]
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