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標(biāo)題: 科學(xué)家讓每個人的電腦都能參與攻克疾病研究 [打印本頁]

作者: ultra517 時間: 2012-11-16 21:40
標(biāo)題: 科學(xué)家讓每個人的電腦都能參與攻克疾病研究
美國賓夕法尼亞州波科諾山一家普通鄉(xiāng)村旅店的地下室，日夜燈火通明，老板邁克·凱利的數(shù)臺電腦不停運轉(zhuǎn)著，沙沙作響。雖然表面沒什么特別，但其實這些電腦正在處理一個現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的重大難題。

　　凱利的5臺電腦使用剩余的計算能力，分析著數(shù)億個基因組成的龐大數(shù)據(jù)庫，希望發(fā)現(xiàn)基因在艾滋病和癌癥等疾病中所起的作用。一天下來，如果運氣好的話，他可以掀起8至9個
基因的面紗。如果按照這個速度計算，他可以在數(shù)億年后完成整個解析過程。

　　不過不要緊張，因為凱利的同好遍天下，全球共有1萬多臺電腦加入了凱利所在的研究項目。這些電腦被因特網(wǎng)編織在一起，組成一個代用的超級計算機。仿佛浩浩蕩蕩的螞蟻兵團(tuán)嚙食大象的尸體一樣，這些電腦正在有條不紊地測試每一個潛在的基因。他們希望能夠在大約兩年時間內(nèi)完成所有工作。

　　凱利的電腦是這項雄心勃勃的分布式計算計劃的根的部分。所謂分布式計算是指把計算分布到多個機器上去進(jìn)行。利用數(shù)千萬臺個人電腦同時運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力量來創(chuàng)造虛擬超級計算機，以攻克現(xiàn)代科學(xué)中的尖端計算難題。凱利說：“全球目前有相當(dāng)于一百萬臺Cray超級計算機的計算能力處于閑置狀態(tài)，把它們調(diào)動起來，就可以減輕計算能力緊張的壓力。”

　　以往曾經(jīng)有過分散的分布式計算項目，但并不紅火。隨著因特網(wǎng)的迅速傳播和個人電腦計算能力日益增長，使這一領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)重大變化�？茖W(xué)工作者正在利用這一戰(zhàn)略來與疾病作斗爭，預(yù)測全球氣候變化并預(yù)測股票市場內(nèi)的變動。

　　瑞典放射科學(xué)家彼得·詹森設(shè)計出一種算法，模擬測量一種小型核廢料儲存罐周圍數(shù)千萬個點的伽瑪射線輻射量。如果最終獲得答案，技術(shù)人員就可以知道一個罐子的最多儲存量。然而，詹森的算法需要數(shù)十億次計算，這項計算如果在在一臺電腦上完成，需要大約5萬年完成。而在2萬名志愿者的電腦上運行該項目2年之后，對罐子的數(shù)據(jù)計算已經(jīng)基本完成。杰森說：“計算很簡單，只是整個過程的計算量太大�！�

　　分布式計算在某種程度上仍然是普通人很陌生的概念，因為目前參與的人僅有幾百萬，而訪問因特網(wǎng)的用戶則高達(dá)數(shù)億人。但這種概念正在迅速橫掃網(wǎng)絡(luò)世界，并產(chǎn)生了一種特殊的的技術(shù)文化，這種文化把慈善、高科技和電腦游戲混合在一起。

　　參與者已經(jīng)形成激烈競爭的計算小組，成為因特網(wǎng)上的團(tuán)隊YD。弗吉尼亞州阿靈頓的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商亨利·斯坦波斯十分鐘情分布式計算的，他收集了一批廢棄電腦以提高他在分布式計算項目上的排名。斯坦波斯說：“你看到你的名字，然后你會說，我要把我的名字排在最上面�！彼固共ㄋ故怯嬎愎善笔袌霾▌有皂椖康闹驹刚�，同時參與研究蛋白質(zhì)如何從線型的氨基酸的形式轉(zhuǎn)換成三維形狀。

　　分布式計算的概念從網(wǎng)絡(luò)計算的早期就已經(jīng)出現(xiàn)。這一概念早在最早誕生在20世紀(jì)70年代的施樂公司帕洛阿爾托研究中心。那里的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家們創(chuàng)造了一個名為“蠕蟲”(worm)的程序，該程序在研究中心的200多臺機器上漫游，目的是用來搜索可投入使用的閑置電腦。這一項目后來演變成一場災(zāi)難，蠕蟲可以運行導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的測試程序，當(dāng)某一主機下轄的每一臺電腦都癱瘓后，蠕蟲程序又?jǐn)U展到一個新的主機上，使它癱瘓。今天提起蠕蟲，大多數(shù)人已經(jīng)忘記了這其實是分布式計算的起源，而只記得它是一種破壞性極強、自我傳播快的電腦病毒，類似于去年的“愛蟲”病毒。

　　分布式計算的概念此后一段時間里進(jìn)入冬眠期，到90年代中期因特網(wǎng)開始普及、數(shù)百萬臺電腦可以通過一個單一的網(wǎng)絡(luò)相連接時，分布式計算的概念又開始復(fù)興�？茖W(xué)家開始推出各種質(zhì)數(shù)研究和解密工作，這些計算工作是專為這種方式而設(shè)計的，因為這些計算簡單，但計算次數(shù)卻大到難以想像。

　　最終將分布式計算帶到大眾面前的是一個名為SETI@home的狂想家項目。加州大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)的工作支持搜索外星智能，讓個人電腦用戶研究來自波多黎各Arecibo天文臺射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，來搜索可能是來自于先進(jìn)文明的不尋常信號。

　　盡管不少嚴(yán)肅的科學(xué)家懷疑這類項目是否能發(fā)現(xiàn)什么東西，但截取外星人通訊的前景那么引人著迷，在推出短短2年內(nèi)就有300多萬志愿者下載了SETI@home的數(shù)據(jù)計算屏保程序。

　　現(xiàn)在，各大領(lǐng)域內(nèi)的研究學(xué)者們都陸續(xù)推出類似SETI@home，但更具備使用目標(biāo)的程序。斯坦福大學(xué)化學(xué)教授維杰·潘德正在領(lǐng)導(dǎo)Genome@home的項目，正是這個項目占據(jù)了凱利在波科諾山旅店的電腦。在18000名志愿者的幫助下，他同時還在運行一個相關(guān)項目，一毫微秒、一毫微秒地模擬蛋白質(zhì)在形成三維形狀時的行為。

　　每天，一個志愿者的電腦可以計算大約10億分之一秒的一個蛋白質(zhì)的形成過程。如果18000臺電腦都在運行的話，大約需要三個星期就可以獲得一些有價值的結(jié)果，然后他們就可以開始研究另一組蛋白質(zhì)。

　　位于England的Oxfordshire的Rutherford Appleton實驗室的氣象動態(tài)研究學(xué)家邁爾斯·阿艾則試圖預(yù)測2050年的全球氣候。今年夏天，阿艾向17000多名志愿者發(fā)放各種氣候預(yù)測模型，每一個計算模型人至少需要在一臺臺式電腦上計算200天。分布式計算使阿倫可以模擬數(shù)千個方案，評估包括氣溫等100多個參數(shù)對全球氣候的影響。在一臺超級計算機上，他僅可以運行大約12個方案。

　　這些研究項目已經(jīng)開始獲得成果。約95000名志愿者組成的一個團(tuán)體贏得了數(shù)項加密競賽的大獎并且發(fā)現(xiàn)了新的質(zhì)數(shù)。斯坦福大學(xué)的潘德教授已經(jīng)根據(jù)正在進(jìn)行的研究蛋白質(zhì)的試驗結(jié)果，在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了兩篇論文。在La Jolla的Scripps研究學(xué)會，一個名為FightAIDS@home的項目已經(jīng)加快了對治療艾滋病藥物的檢查速度。

　　但除了這些實際收益之外，在這個網(wǎng)上文明用語內(nèi)容日增、詐騙和大量垃圾郵件堆積的時代，真正推動這項YD的是一種利他主義和科學(xué)研究的精神，以及重新回到純凈的早期因特網(wǎng)時代的渴望。

　　參與Genome@home項目的志愿者斯蒂夫·泰勒說：“癌癥使我失去了雙親，我把參與這項計劃看作是‘做自己的一點貢獻(xiàn)’，來抵抗癌癥和其它可怕的疾病�！�

　　泰勒為該項目購置了6臺電腦。他說：“我發(fā)現(xiàn)這樣做比起把錢放在慈善機構(gòu)的信封里、然后不知所終更有成就感�！�

　　為了參加一個分布計算項目，普通的電腦用戶志愿者需要下載一個小程序。這個程序?qū)⒇?fù)責(zé)計算、與服務(wù)器通訊以發(fā)送用于處理的大量數(shù)據(jù)。這個程序的目的是利用電腦閑置時的資源，因此用戶使用電腦時，這個程序就會降低運行速度，而在電腦閑置時就會加快。

　　一家成立4年的非盈利研究基金會Distribted.net專門致力于推動分布式計算�；饡�(fù)責(zé)人戴維·馬克奈特說：“電腦閑置資源不能儲存，沒有充分利用的話就白白浪費了。如果能找到一個很好地使用這種資源的途徑，將非常令人激動。我希望能夠充分利用這些資源�！�

　　但正如因特網(wǎng)逐漸從純潔的象牙塔走向市場，商業(yè)利益已經(jīng)走近分布式計算領(lǐng)域，并且因此推動了這一過程。

　　免費因特網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商Juno網(wǎng)上服務(wù)公司最近提出一些苛刻條件，要求客戶不能關(guān)閉電腦，這令其客戶非常不滿。這家公司希望借此向研究機構(gòu)和其它公司出售處理能力，以獲取利潤。

　　許多新興公司正在組織自己的分布式計算電腦網(wǎng)絡(luò)，通過抽獎和提供現(xiàn)金回扣等措施吸引志愿者加入。弗吉尼亞州Fairfax的Parabon計算公司計劃根據(jù)人們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)的計算能力，提供一定報酬。其首席執(zhí)行官斯蒂夫·阿姆特朗估計，一臺高端工作站一年可收入500美元。

　　但是對大多數(shù)志愿者而言，吸引他們的不是錢，而是最終的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫管理者米歇爾·霍特克對于他在SETI@home里的排名無法上升備感沮喪。這項排名是根據(jù)他們?yōu)樵擁椖孔隽硕嗌俟ぷ髁谐龅摹Ｆ鋵嵾@種排名和與網(wǎng)上游戲排名相比并沒有多大區(qū)別，但對于參與者而言，這種排名是一項非常重要的榮譽�；籼乜俗罱K決定退出SETI@home項目，而轉(zhuǎn)而加入另外兩項更新的項目，原因就是這兩個項目提供更高的排名機會。他加入了FightAIDS@home的團(tuán)隊項目，并成功地進(jìn)入了前100名；接著他又加入了英特爾公司和位于德克薩斯州奧斯丁的聯(lián)合設(shè)備公司贊助的癌癥研究項目，并迅速上升到第八位。霍特克說：“如果我發(fā)現(xiàn)了一些東西，就是發(fā)現(xiàn)了一些東西，但我更感興趣的是獲得更高的分值、更高的排名。”住在俄亥俄州的霍特克，一天到晚開著電腦，他的觀點是：“如果我現(xiàn)在用不著它，還不如讓它開著做些有用的事�！边@場競爭已經(jīng)有些白熱化，一些項目明顯是針鋒相對。

　　文章開頭提到的旅店老板凱利是Overclockers Network Hellspawns團(tuán)隊的一名成員。這個團(tuán)隊大約有65名成員，從技術(shù)專業(yè)人員到高校學(xué)生不等，最近超過了另外一個以Star Trek中的角色Jean-Luc Picard船長為名的團(tuán)隊，在斯坦福大學(xué)的基因合成項目中排名升為第三。

　　現(xiàn)在他們已經(jīng)接近另外一個意大利團(tuán)隊，那個團(tuán)隊比他們多計算出2000多個基因。這大約需要Overclockers花費5天的時間來趕超他們。凱利說，他的團(tuán)隊正在拼命追趕，團(tuán)體成員在辦公室里爭取有用的電腦計算時間，此外一些因特網(wǎng)網(wǎng)吧也被拉入這項工作。該團(tuán)隊的一位成員正在寫一種SETI@home類型的屏保程序，來吸引更多的人支持。盡管意大利的團(tuán)隊保持領(lǐng)先，但凱利有信心趕上他們。這樣的話就只剩下Ars Technica Team Primordial Soup團(tuán)隊，這支排名第一的團(tuán)隊比他們領(lǐng)先12400個基因。凱利明白，趕上他們的機會渺茫。凱利說：“他們就象龐然怪獸，有數(shù)萬名成員，比我們多太多了。

作者: ultra517 時間: 2012-11-16 22:17
分布式計算是一門計算機科學(xué)，它研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進(jìn)行處理，最后把這些計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。

說白了就是下載一個數(shù)據(jù)包程序運行，再把數(shù)據(jù)包，返回總站上。

詳細(xì)操作和下載請到中國分布式計算總站

項目
舊BOINC標(biāo)志隨著BOINC普及，越來越多研究都使用BOINC，以下是依功能分類的項目列表：（粗體顯示**重要工程）
生物學(xué)、醫(yī)學(xué)DockingHome — 研究更深入的蛋白質(zhì)鍵結(jié)和反應(yīng)的原子等級構(gòu)造和細(xì)節(jié)，并借由其研究結(jié)果來研發(fā)藥物以治療人類疾病。
DrugDiscoveryHome — 研發(fā)藥物以治療人類疾病。
Malaria Control — 模擬瘧疾的影響及控制。
Predictorhome — 預(yù)測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，目前已停止運作。
Proteinshome — 推論DNA的次序，目前已停止運作。
GPUGRID.net — 研究分子生物動力學(xué)相關(guān)的研究，主要運行環(huán)境為支援CUDA的NVidia GPU。
Rosettahome — 研究蛋白質(zhì)的折疊。
RALPHHome — RosettaHome的測試專案。
SIMAP(Similarity Matrix of Proteins) －一個蛋白質(zhì)同源計算序列并可以對這些序列數(shù)據(jù)提供專業(yè)的檢索工具的數(shù)據(jù)庫。
TANPAKU—利用布朗動力學(xué)方法計算蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，目前已停止運作。
POEMHOME — 利用能量法來研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
MindModelingHome — 研究人類腦部的認(rèn)知科學(xué)。
SuperlinkTechnion — 幫助科學(xué)家研究人類基因及其異常所產(chǎn)生的疾病。
The Lattice Project — 美國馬里蘭大學(xué)的研究生物資訊學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的分布式計算平臺。
Virtual Prairie
CelsHome
RNA world —研究分析生物中RNA的分子結(jié)構(gòu)。
DNAHome—研究有關(guān)生物中DNA的基因調(diào)控作用。

目前世界有許多能為人類造福的項目都因計算不足而擱淺，或者沒有很快完成！因此，我呼吁大家利用CPU的閑置計算能力，幫忙做做計算，也是為人類做貢獻(xiàn)！通過加入分布式計算，你就可以為這些項目出一份力，大家可以進(jìn)入****** 中國分布式計算總站******下載客戶端，然后選擇自己感興趣的項目，加入以后就是自動下載任務(wù)，自動計算，自動上傳結(jié)果，并且計算的優(yōu)先級是最小的，也就是說只有CPU空閑時才計算，如果你有任務(wù)，CPU會優(yōu)先計算你的任務(wù)，因此電腦一點都不卡，還可以手動調(diào)節(jié)CPU的利用率

BOINC和Folding.home的成果都是公開的

中國生物、醫(yī)藥類研究大量引用了Folding.home的研究成果如：

《藥物發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格設(shè)計與實現(xiàn)》
張文舉（1）陳曙東（1）劉了（3）馬范援（1）沈建華（2）
（1）上海交通大學(xué)計算機系,上海200030 （2）中科院上海藥物研究所,上海201203 （3）江南計算技術(shù)研究所,無錫214083

《一種分布式網(wǎng)格計算框架以及在大規(guī)模分子動力學(xué)模擬中的應(yīng)用》
王文睿（1）陳國良（1）邢利榮（2）陳華平（1）孫廣中（1）單久龍（1）
（1）中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家高性能計算中心,安徽合肥230027 （2）上海電力學(xué)院數(shù)理系,上海201300

《GROMOS96分子動力學(xué)模擬的并行優(yōu)化算法》
王文睿陳國良孫廣中
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機系國家高性能計算中心,合肥230027

作者: helloshigy 時間: 2012-11-17 15:25
這是啥啊？

作者: 真友 時間: 2012-11-18 10:21
新視野�。�！

作者: 心想事成 時間: 2012-11-19 12:22
電腦做慈善，支持��！

作者: ultra517 時間: 2012-12-1 20:32
想不到有這么好的回復(fù)!

歡迎光臨油氣儲運網(wǎng) (http://tqvl.cn/)