Folding@home

Folding@Home (F@H, FAH) este un proiect de calcul distribuit pentru simularea computerizată a plierii proteinelor . Proiectul a fost lansat la 1 octombrie 2000 de oamenii de știință de la Universitatea Stanford . Din iulie 2008,  a fost cel mai mare proiect de calcul distribuit, atât în ​​ceea ce privește puterea, cât și numărul de participanți [4] . În 2017, Bitcoin a devenit cel mai mare proiect de calcul distribuit , depășind Folding@Home [5] .

Odată finalizat, proiectul Genome@home s-a conectat la Folding@home.

Scopul și semnificația proiectului

Scopul proiectului este de a obține o mai bună înțelegere a cauzelor bolilor cauzate de proteinele defecte, cum ar fi Alzheimer , Parkinson , diabet de tip 2 , boala Creutzfeldt-Jakob (boala vacii nebune), scleroza și diferite forme de cancer , prin modelare . procesele de pliere/desfăşurare a moleculelor proteice . Până în prezent, proiectul Folding@home a simulat cu succes procesul de pliere a moleculelor de proteine ​​peste 5-10 µs, ceea ce este de mii de ori mai mult decât încercările anterioare de modelare.

În 2007, proiectul a realizat modelarea plierii proteinelor pe un interval de timp de milisecunde (proteina NTL9), în 2010 - pe un interval de timp de 10 milisecunde (ACBP).

Conform rezultatelor experimentului, au fost publicate peste 212 lucrări științifice [6] .

Principii de funcționare

Pentru a efectua calcule, Folding@home nu folosește un supercomputer , ci puterea de calcul a sute de mii de computere personale din întreaga lume. Pentru a participa la proiect, o persoană trebuie să descarce un mic program client. Programul client Folding@Home rulează în fundal și efectuează calcule numai atunci când resursele procesorului nu sunt utilizate pe deplin de alte aplicații.

Programul client Folding@home se conectează periodic la server pentru a primi următoarea porțiune de date pentru calcule. După finalizarea calculelor, rezultatele acestora sunt trimise înapoi.

Participanții la proiect pot vedea statisticile contribuției lor. Fiecare participant poate rula programul client pe unul sau mai multe computere, se poate alătura uneia dintre echipe.

Situația actuală

Începând cu 4 februarie 2015, aproximativ 8,2 milioane de nuclee erau active în proiectul Folding@Home [7] . Performanța totală a fost de 9,3 petaflopi .

În 2007, Cartea Recordurilor Guinness a recunoscut proiectul Folding@Home drept cea mai puternică rețea de calcul distribuită.

În ultimii ani, interesul pentru proiect a scăzut din cauza popularității crescute a minării criptomonedei, care vă permite să primiți un venit ipotetic și să plătiți înapoi echipamentul în doar câțiva ani.

Pe 27 februarie 2020, Gregory Bowman a anunțat că proiectul Folding@Home se alătură studiului despre coronavirus 2019-nCoV [8] .

La începutul lunii martie 2020, puterea totală de calcul a proiectului Folding@Home a fost de 98,7 petaflopi [9] .

Pentru 2020, au existat 4 proiecte (tipuri de sarcini) în F@H pentru CPU și 24 pentru GPU.

Pe 14 martie 2020, Nvidia le-a cerut jucătorilor să folosească puterea computerelor lor de acasă pentru a lupta împotriva coronavirusului [10] . Câteva zile mai târziu, CoreWeave, cel mai mare miner din SUA pe blockchain-ul Ethereum, a anunțat că se alătură luptei împotriva coronavirusului [11] . De asemenea, gigantul rus de telecomunicații MTS nu s-a lăsat deoparte și a anunțat că resursele sale din cloud vor fi direcționate către proiectul Folding@Home pentru a accelera munca pentru găsirea unui remediu pentru noul coronavirus [12] .

La patru săptămâni după includerea F@H în lupta împotriva coronavirusului, Greg Bowman a raportat că 400.000 de voluntari din întreaga lume s-au alăturat proiectului [13] . Odată cu afluxul de noi utilizatori după anunțul că F@H se alătură luptei împotriva noului coronavirus, capacitatea proiectului a crescut la 470 de petaflopi. Astfel, proiectul Folding@Home poate fi numit cel mai puternic supercomputer din lume, al doilea după Bitcoin , a cărui putere este de 80.704.291 [14] petaflopi. Pentru comparație, prima linie în clasamentul mondial al supercalculatoarelor TOP500 este ocupată de sistemul Summit cu o performanță teoretică de vârf de aproximativ 200 de petaflopi.

Pe 26 martie 2020, puterea totală de calcul a rețelei a depășit 1,5 exaflopi, ceea ce este aproape egal cu performanța totală a tuturor supercomputerelor din clasamentul mondial TOP500  - 1,65 exaflopi. [cincisprezece]

Pe 26 aprilie 2020, puterea totală de calcul a rețelei a depășit 2,7 exaflopi.

Pe 5 aprilie 2021, puterea totală de calcul a rețelei a scăzut la 0,197 exaflopi.

Platforme prezente și viitoare pentru proiect

Participanții la orice proiect de calcul distribuit se străduiesc mereu să-l extindă atât la platformele promițătoare actuale, cât și la cele noi. Desigur, acest lucru este valabil și pentru Folding@Home, dar pentru a crea un client pentru o nouă platformă, fiecare platformă este evaluată prin doi parametri simpli [16] :

• viteza sistemelor de pe noua platformă;
• numărul de sisteme de pe o platformă dată care pot fi conectate la proiect.

Platforma principală pentru proiect de la începutul anului 2013 este procesoarele multi-core pentru computere personale ( CPU ). Cel mai mare număr de locuri de muncă (locuri de muncă) este format pentru această platformă. Procesoarele cu un singur nucleu, deși sunt susținute de proiect, găsesc din ce în ce mai puțină utilizare din cauza necesității de a citi rapid joburile. Se diferențiază de Big Jobs (BJ) speciale, care necesită 16 sau mai multe nuclee/thread-uri de calcul în procesor.

Cele mai promițătoare platforme pentru proiect sunt unitățile de procesare grafică ( GPU ). Particularitatea acestei platforme este că multe fire sunt executate în paralel în GPU, datorită cărora se realizează superioritatea în viteza de calcul față de cele mai moderne procesoare de la Intel și AMD . Potrivit organizatorilor proiectului, procesoarele grafice moderne au limitări ale calculelor efectuate asociate cu specializarea lor mai restrânsă, astfel încât nu sunt capabile să înlocuiască complet procesoarele convenționale în proiect. Totuși, în acele calcule, acolo unde sunt aplicabile, organizatorii proiectului vorbesc despre un avantaj de 40 de ori al GPU -ului față de procesorul Intel Pentium 4 „mediu” , iar rezultatele practice din primele zile ale versiunii beta a clientului au arătat un avantaj de aproximativ 70 de ori al acestei platforme față de procesorul „mediu” care ia parte la proiect.

Un client pentru procesoarele Cell utilizate în Sony PlayStation 3 a fost de asemenea disponibil pentru utilizare deschisă . Aceste procesoare sunt, de asemenea, multi-threaded (multi-core), ceea ce le oferă avantaje față de procesoarele convenționale, care au în prezent maximum 15 nuclee. Pe 6 noiembrie 2012, această secțiune a proiectului a fost reziliată pentru aproximativ cinci ani.

Creatorii proiectului se străduiesc să fie cât mai ușor posibil pentru utilizatori să se conecteze la proiect. Dacă mai devreme, pentru a utiliza CPU și GPU, era necesar să lansăm și să configurați doi clienți diferiți, atunci începând cu versiunea 7, un program client poate folosi atât CPU, cât și unul sau mai multe GPU-uri compatibile instalate pe computer.

Versiunea client 7.x este disponibilă pentru cele mai comune sisteme de operare Windows x86 și x64, Mac OS X (numai pentru procesoare Intel), Linux x86 și x64.

Comparație cu alte sisteme moleculare

Rosetta@home  este un proiect de calcul distribuit care vizează predicția structurii proteinelor și este unul dintre cele mai precise sisteme de predicție a structurii terțiare. [17] [18] Deoarece Rosetta prezice doar starea finală de pliere fără a modela procesul de pliere în sine, Rosetta@home și Folding@home se concentrează pe diferite probleme moleculare. [19] Laboratorul Pande poate folosi stările conformaționale din software-ul Rosetta în modelul de stare Markov ca puncte de plecare pentru modelare în Folding@home. [20] În schimb, algoritmii de predicție a structurii pot fi îmbunătățiți folosind modele termodinamice și cinetice și aspecte de eșantionare pentru a modela plierea proteinelor. [21] [22] Astfel, Folding@home și Rosetta@home se completează reciproc. [23]

Echipele CSI în proiect

rusă

• TSC! Rusia (echipa numărul 47191) este cea mai veche și mai productivă echipă rusă din proiect.
• Rusia (echipa numărul 279).
• 22century (numărul echipei 241477).
• PPRu (numărul echipei 258709).

Note

1. ↑ Folding@home - Licență (downlink) . Consultat la 12 iulie 2009. Arhivat din original la 16 iulie 2011. (nedefinit) 
2. ↑ 1 2 3 http://folding.stanford.edu/home/guide
3. ↑ https://www.freshports.org/biology/linux-foldingathome
4. ↑ La 16 iunie 2008, numărul total de participanți la proiect era de 1.006.595 de utilizatori (folosind 3.149.921 de procesoare ), în timp ce 834.261 de utilizatori au participat la cel mai apropiat proiect SETI@home . Capacitățile ambelor proiecte (începând cu 16 iunie 2008 ) s-au ridicat la 2577 (iulie 2008) și, respectiv, 541 teraflopi .
5. ↑ Diagrama Bitcoin Hashrate . Consultat la 25 decembrie 2017. Arhivat din original la 25 decembrie 2017. (nedefinit)
6. ↑ Folding@home - Documente . Preluat la 2 aprilie 2020. Arhivat din original la 28 martie 2020. (nedefinit)
7. ↑ Folding@home - Statistici client în funcție de sistemul de operare . Data accesului: 15 mai 2013. Arhivat din original pe 28 noiembrie 2012. (nedefinit)
8. ↑ Folding@home preia lupta împotriva COVID-19/2019-  nCoV . Preluat la 22 martie 2020. Arhivat din original la 28 august 2020.
9. ↑ Pandelab. Statistici client în funcție de sistemul de operare . foldingathome.org. Preluat la 10 mai 2019. Arhivat din original la 08 aprilie 2020. (nedefinit)
10. ↑ NVIDIA îndeamnă jucătorii să-și folosească computerele pentru a lupta împotriva COVID-19 . 3DNews - Daily Digital Digest. Preluat la 22 martie 2020. Arhivat din original la 17 martie 2020. (Rusă)
11. ↑ Mii de aceste computere extrageau criptomonede. Acum lucrează la  cercetarea coronavirusului . CoinDesk (19 martie 2020). Preluat la 22 martie 2020. Arhivat din original la 22 martie 2020.
12. ↑ MTS cloud va sprijini proiectul Folding@Home pentru a găsi un remediu pentru noul coronavirus . ServerNews - totul din lumea puterii mari. Preluat la 22 martie 2020. Arhivat din original la 20 martie 2020. (Rusă)
13. ↑ Peste 400.000 de voluntari s-au alăturat căutării unui remediu pentru coronavirus prin proiectul Folding@Home . 3DNews - Daily Digital Digest. Preluat la 22 martie 2020. Arhivat din original la 22 martie 2020. (Rusă)
14. ↑ Bitcoincharts | reteaua bitcoin . bitcoincharts.com. Preluat la 10 septembrie 2019. Arhivat din original la 11 septembrie 2019. (nedefinit)
15. ↑ Anton Shilov. Folding@Home atinge exascale: 1.500.000.000.000.000.000 de operațiuni pe secundă pentru COVID-19 . www.anandtech.com Preluat la 27 martie 2020. Arhivat din original la 26 martie 2020. (nedefinit)
16. ↑ Datorită dorinței proiectului de a crește dimensiunile lucrărilor și de a analiza timpi mai mari de pliere a proteinelor, viteza sistemului are o influență mai puternică asupra deciziei de a porta clientul pe o nouă platformă decât numărul posibil de sisteme care vor fi conectate la proiect .
17. ↑ Lensink MF, Méndez R., Wodak SJ Docking and scoring protein complexes: CAPRI 3rd Edition  //  Proteins : journal. - 2007. - Decembrie ( vol. 69 , nr. 4 ). - P. 704-718 . - doi : 10.1002/prot.21804 . — PMID 17918726 .
18. ↑ Gregory R. Bowman și Vijay S. Pande. Revenirea simulată oferă o perspectivă asupra funcției de notare Rosetta de rezoluție joasă  // Proteine: structură, funcție și  bioinformatică : jurnal. - 2009. - Vol. 74 , nr. 3 . - P. 777-788 . - doi : 10.1002/prot.22210 . — PMID 18767152 .
19. ↑ Gen_X_Accord, Vijay Pande. Folding@home vs. Rosetta@home . forumuri Rosetta@home . Universitatea din Washington (11 iunie 2006). Consultat la 6 aprilie 2012. Arhivat din original pe 4 august 2012. (nedefinit)
20. ↑ TJ Lane (membru al laboratorului Pande). Re: Folosirea proteinelor granulate în mai puțin de 10 minute . Folding@home . phpBB Group (9 iunie 2011). Data accesului: 26 februarie 2012. Arhivat din original pe 4 august 2012. (nedefinit)
21. ↑ GR Bowman și VS Pande. Rolurile entropiei și cineticii în predicția structurii  (engleză)  // PLoS ONE  : jurnal / Hofmann, Andreas. - 2009. - Vol. 4 , nr. 6 . — P.e5840 . - doi : 10.1371/journal.pone.0005840 . - . — PMID 19513117 .
22. ↑ Bojan Zagrovic, Christopher D. Snow, Siraj Khaliq, Michael R. Shirts și Vijay S. Pande. Structura medie asemănătoare nativă în ansamblul desfășurat de proteine ​​mici  //  Journal of Molecular Biology : jurnal. - 2002. - Vol. 323 , nr. 1 . - P. 153-164 . - doi : 10.1016/S0022-2836(02)00888-4 . — PMID 12368107 .
23. ↑ Vijay Pande. Re: colaborarea cu concurența . Folding@home . Grupul phpBB (26 aprilie 2008). Data accesului: 26 februarie 2012. Arhivat din original pe 4 august 2012. (nedefinit)

Vezi și

• Impaturește-o
• Calcule voluntare
• BOINC
• Paradoxul lui Levinthal

Link -uri

• Site oficial Arhivat 21 septembrie 2012.  (Engleză)
• Versiunea rusă a site-ului oficial Copie de arhivă din 3 august 2008 la Wayback Machine
• „Prima proteină artificială creată din lume”  – un articol despre succesul Folding@home
• Comparația proiectelor de calcul distribuit biomedical
• Kakao Stats  (engleză)  - statistici detaliate despre echipe și participanți.
• Statistici ExtremeOverclocking Arhivat 8 decembrie 2007 la Wayback Machine  (engleză)  - statistici detaliate despre echipe și participanți.
• Serghei Vilyanov. Folding@home - o bătălie virtuală pentru binele omenirii . 3DNews.ru (2 iunie 2010). Consultat la 4 iunie 2010. Arhivat din original pe 6 iunie 2010. (nedefinit)

În rețelele sociale	Stare de nervozitate Facebook
Foto, video și audio	YouTube