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Corso di Informatica - Il futuro - Calcolo distribuito

Page history last edited by Andreas Formiconi 11 years, 7 months ago

Il calcolo distribuito

 

 

Negli ultimi anni sono apparse applicazioni che hanno arricchito ulteriormente le possibilità di offerte da Internet. La prima applicazione di tutta un serie decisamente innovativa è stata quella che ha consentito ad un gruppo di scienziati di utilizzare un supercomputer per decodificare dati radioastronomici provenienti dallo spazio senza avere il supercomputer! Il loro problema consisteva nel dover utilizzare dei programmi di decodifica su una quantità di dati sterminata acquisiti in continuazione da molti radiotelescopi sparsi per il mondo. L'idea è consistita nell'utilizzare il tempo libero della miriade di personal computer connessi ad Internet in ogni momento. Come realizzare questo? La risposta è stata: offrendo uno screensaver.

Chiunque può scaricare lo screensaver di SETI@home, il quale gira nel vostro computer e, solo quando il vostro computer è inattivo, oltre a svolgere la funzione di screensaver esegue un po' di calcoli per decodificare un sottoinsieme di dati provenuti dallo spazio.

Tecnicamente, l'idea di fondo è completamente comprensibile richiamando i concetti visti nella sezione "Architettura di un computer". Abbiamo visto che la CPU è sostanzialmente una macchina periodica ed è importante rendersi conto che anche quando il computer è semplicemente acceso ma non sta facendo niente per voi, la sua CPU è sempre attiva ed esegue cicli a vuoto.

Se pensiamo alle decine o centinaia di milioni di computer sparsi per il mondo scopriamo che esiste una potenzialità di calcolo enorme che è del tutto inutilizzata. E' stato calcolato che mediamente il tempo effettivamente utilizzato in un computer in un'azienda si aggira in torno al 5% del tempo totale di accensione! Dall'altro canto una delle caratteristiche della ricerca moderna sia teorica che applicata è la fame inesauribile di potenza di calcolo. I progetti di calcolo distribuito ambiscono a rendere disponibile una parte dell'enorme quantità di cicli di CPU inutilizzati per progetti di elevato interesse scientifico o tecnologico.

 

Effettivamente questo tipo di iniziative hanno avuto uno successo strepitoso ed hanno consentito di ottenere una potenza analoga a quella che avrebbe erogato un supercomputer di svariati milioni di Euro di valore. Per esempio, il progetto che ha dato inizio a questo filone, SETI@home, dal 1998 ad oggi ha coinvolto più di 5 milioni di computer, tipicamente alcune migliaia di computer sono connessi fornendo una potenza di calcolo dell'ordine di 80-90 migliaia di miliardi di operazioni al secondo (80-90 TeraFLOPS)! Questa potenza supera abbondantemente quella del più potente supercomputer per uso scientifico esistente, ASCI White di IBM, che ha una potenza di 12.3 migliaia di milardi di operazioni al secondo.

 

La tecnica si è anche sviluppata prodigiosamente dando luogo a tutta una serie di applicazioni analoghe nei campi più disparati. Molte di queste applicazioni richiedono che il computer sia connesso ad Internet in modo stabile ma ve ne sono diverse che sono organizzate in modo da poter essere utilizzate anche se il computer è connesso mediante una normale linea convenzionale con un modem. Ve ne sono anche molte di interesse biomedico, per esempio nel campo dello studio della struttura delle proteine e della ricerca di nuovi farmaci.

 

Importante: E' lodevole partecipare a questi progetti. E' un modo per impiegare meglio energia (in fin dei conti il vostro computer consuma watt) che comunque viene spesa e ne benficiano progetti che si risolvono nel bene di tutti. Ognuno può contribuire e non c'è che l'imbarazzo della scelta, si può preferire di contribuire alla ricerca di farmaci contro il cancro, alla ricerca sul genoma, a progetti di matematica teorica (che ha sempre massiccie ricadute pratiche prima o poi ...), alla ricerca di forme di vita nello spazio, a ricerche sul web, sui mercati finanziari o semplicemente a qualcosa di divertente. In questo sito si trova una lista di vari progetti distribuiti a partire dalla quale potete andare a curiosare. Ho verificato che non tutti sono ancora attivi. Riporto qui di seguito una lista verificata al 15/9/2004.

 

 

Ecco una sintesi dei progetti in corso.

  • Science
    • SETI@home Ricerca di forme di vita nello spazio mediante la decodifica di segnali radioastronomici.
    • GOLEM@Home Studio di forme di vita robotiche.
  • Life Sciences
    • Evolution@home Simulazione di processi evolutivi naturali.
    • grid.org Ricerca su farmaci contro il cancro. Vi sono attualmente coinvolti 1438000 computer e vi sono state accumulate 116 milioni di ore di CPU!
    • Parabon Studio dei fattori che influiscono sulle sofferenze causate dalla chemiopterapia.
    • Folding@home Studio di protein folding finalizzato alla comprensione dei meccanismi di costruzione delle proteine.
    • Genome@home Studio sul genoma e sulle proteine.
    • FightAIDS@home Progetto di farmaci per la cura dell'AIDS.
  • Crittografia
  • Internet
    • Porivo Valutazione di punti critici nelle performances di siti web molto grandi.
    • DataSynapse Ottimizzazione di software P2P.
    • Grub.org Metodi per l'analisi automatica di cambiamenti occorsi in insiemi di siti web.
    • Capacity Calibration Monitoraggio e test di siti web in tempo reale.
  • Progetti finanziari
    • MoneyBee Analisi di grafici e dati di quotazioni per la predizione con reti neurali.
    • SaferMarkets Studio della volatilità dei mercati finanziari.
  • Matematica
    • GIMPS Ricerca di nuovi numeri primi.
    • ECMNET Particolari problemi di fattorizzazione.
    • PrimeForm Identificazione di probabili numeri primi.
    • Euler2000 Problemi con numeri interi.
    • GRISK Metodi per l'ottimizzazione della risoluzione numerica di integrali.
    • MM61 Ancora ricerca su particolari numeri primi.
    • 3x+1 problem Ricerca sulla convergenza di particolri sequenze.
    • pi(x) project Calcolo di cifre "remote" di pi greco.
  • Arte
    • Electric sheep Supersofisticato screensaver che genera "fiamme frattali" calcolandole su tutti i computer connessi.
  • Giochi e puzzles
    • EvoChess
    • Genetic TSP Risoluzione di problemi TSP (Traveling Salesman Problem) dove si cerca il percorso ottimo che un commerciante deve fare per visitare un insieme predefinito di città, una volta sola per città tornando a quella da cui è partito.
  • Altri progetti
    • DALiWorld (Distributed Artificial Life Si tratta di uno screen saver che mostra pesci di acqua salata che nuotano nello schermo; tuttavia se il computer è connesso alla rete succede che ogni tanto un pesce nato in un computer remoto migri nel proprio acquario e viceversa. Ogni pesce ha un ``passaporto'' che può essere visto e che testimonia il computer di nascita del pesce.

 

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