志愿计算是通过互联网让全球普通志愿者提供空闲的计算机时间,参与科学计算或数据分析的一种计算方式。这种计算方式为解决基础科学运算规模庞无,计算资源需求较多的难题提供了一种行之有效的解决途径。对于科学家而言,志愿计算意味着近平免费而且无限的计算资源:对志愿者而言,他们可以得到一个了解科学、参与科学的机会,以促进公众对科学的理解。著名的志愿计算项目有伯克利大学的BOINC、IBM公司主持的WCG(世界公共网格)等。
▶1.志愿计算的特征
志愿计算是一种较为成熟的计算技术,运行在主流计算平台BOINC(美国伯克利大学开放式网络计算平台)上的科研项目已超过100个,数百万的志愿者参与其中。在中国,志愿计算(网址为http://www.equn.com/wiki/)的发展还处于起步阶段。
志愿计算是一种分布式计算,它是由志愿者参与并提供计算资源的科研项目。相对于其他类型的高性能计算,志愿计算有着高度的多样性。例如,志愿者的计算机在软件和硬件的类型、工作速度、系统可用性、可靠性和网络连通性上有着很大的不同。同样,计算程序、任务分配、资源要求和时间限制上也有很大差异。其中最重要的是任务选择问题:当一个志愿者的计算机连接到项目服务器时,这时服务器必须根据一套复杂的标准机制,从数据库中多达数百万的计算任务中做出选择,把对该志愿者“最佳”的任务挑选出来。而且,服务器必须在每秒钟应付数以百计的这类任务请求。
▶2.“搜寻外星智慧生物”志愿计算项目
最有名的志愿计算项目是SETI@home(在家搜寻外星智慧生物),它由美国加利福尼亚大学伯克利分校主办,SETI@home项目是一个通过互联网,利用个人计算机处理天文数据的分布式计算项目。该项目通过分析在波多黎各(美属)的阿雷西博天文台射电望远镜采集的无线电信号,搜寻能够证实外星智慧生物存在的证据。
SETI@home项目将射电望远镜采集的海量数据分成许多个小数据包,发送到互联网上。每台安装了SETI@home软件的计算机会自动下载这些数据,程序在屏幕保护下运行。它利用志愿者闲余的资源进行计算,并不影响志愿者正常使用计算机。
SETI@home项目从1999年开始至2005年,在世界各地有近500万参与者,处理了超过13亿个数据单元,这无疑是非常成功的分布式计算试验项目。不过到目前为止,该项日的分析结果中还没有足以证明外星智慧生命存在的证据。
BOINC计算平台可以由用户决定分配多少计算资源给平台上的科研项目。志愿者可以设置一定比例的计算资源来运行认为更有价值的科研项目,如Docking@home项目是为医学处理蛋白质的数据;MilkyWay@home项目是对银河系建立一个三维模型等。
目前,有20万SETI@home用户提供了多达450TetaFLOPS(万亿次浮点运算/秒)的计算能力。BOINC的创始人和项目的主管大卫·安德森(David Anderson)说:“志愿计算的潜在力量类似于集群、网格和云计算,可以达到超越大型计算中心几个数量级的计算能力。”
▶3.World Community Grid志愿计算项目
WCG(世界公共网格)是IBM公司主持的分布式计算平台,它希望世界各地志愿者(家庭计算机用户)参与到世界公益性科研项目的研究中。WCG项目主要进行非营利组织的人道主义研究,如果没有公众参与,这些研究会因为高昂的计算成本而无法完成。WCG项目承诺,所有研究结果都将公开,供全球研究团体共享。
研究组织(通常是大学等机构)可以在WCG网站的申请页面提交自己的研究课题,以便从WCG处获得免费的计算资源。WCG利用志愿者闲置的计算能力,借助于屏幕保护程序进行项目计算。当志愿者需要使用计算机时,计算软件将自动停止运行,直到志愿者计算机再次进入闲置状态。WCG平台的底层程序采用BOINC计算平台,WCG在底层计算平台的基础上,为具体的科研计算项目提供了一个更高层次的计算平台。
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