Distribuované výpočty na notebooku aneb jak se žije s BOINCem

25. 1. 2017 08:00    Rubrika: Ostatní    Autor: Jakub Pavlis

„Pokrok vědy nezastavíš, ale i ty ho můžeš urychlit!“ Motto, které dobře vystihuje, oč v distribuovaných výpočtech jde. A jestli téměř vůbec netušíte, o čem se tu mluví, vězte, že každý majitel počítače se může podílet na řešení nejzajímavějších vědeckých problémů dneška. Dokonce i na notebooku. Stačí opravdu málo.

Na vítanou pomoc v nejrůznějších oblastech moderního bádání nemusíte být špičkový vědec nebo doktorand na univerzitě. Stačí zapojit nevyužitý výkon svého počítače, tabletu nebo dokonce i mobilního telefonu. A tomu se říká distribuované výpočty. A není na tom nic složitého.

Co to vlastně distribuované výpočty jsou? Celá řada dnešních vědeckých technologií vyprodukovala obrovská množství dat – digitální prohlídky oblohy, modelování genomu různých druhů, modelování proteinů nebo hledání vysokých prvočísel. Tyto rozsáhlé problémy, hledání prvočísel je dokonce opravdu nekonečné, lze ovšem rozdělit do malých částí a ty rozdělit mezi celou řadu počítačů. Každý z nich spočítá svůj kousek a na serveru jsou všechny dílčí výsledky spojeny. Nejznámější platformou pro vytvoření podobné sítě dobrovolnických počítačů je program BOINC – Berkeley Open Infrastructure for Network Computing vyvíjený a zaštítěný známou univerzitou v Berkeley. Tento klient se po nainstalování stará sám o stahování a uploadování práce a vytěžování počítače podle vašich instrukcí, na vás je pouze vybrat projekty, kterým chcete pomoci, a nastavit míru využití počítače (počet zapojených jader procesoru, využití procesorového času, zapojení GPU).

Pod křídly BOINCu dnes působí celá řada projektů z nejrůznějších oblastí moderního výzkumu, zejména z astrofyziky, matematiky a biologie. Chcete zkoumat hvězdy? Je tu projekt Einstein@home, který zpracovává i data z nejmladší oblasti astronomie – gravitačních interferometrů aLIGO. Nebo chcete mapovat naší galaxii a mít přesnější atlas, než je Galxy Map v Elite:Dangerous? Pak je tu pro vás MilkyWay@home. Hledáním prvočísel se zabývá Primegrid. Léky proti rakovině a chorobám spojených disfunkcí DNA a lidských proteinů hledá projekt Rosetta@home. A zdaleka nejslavnějším DC projektem, který stál u zrodu využití distribuovaných výpočtů je určitě SETI@home, který se zabývá hledáním mimozemských signálů.

Za speciální zmínku stojí projekt Asteroids@home, který má český původ. Zabývá se modelováním asteroidů a jejich rotací. Vede ho Astronomický ústav Univerzity Karlovy ve spolupráci s Českou astronomickou společností a DC týmem Czech National Team.

Jaká je náročnost BOINCU? Závisí především na nastavení klienta, ale můžete si vybrat z projektů, které vytíží váš počítač na jeho nejzazší mez podobně jako nejnáročnější syntetické benchmarky. Nebo naopak projekty, které si neberou o mnoho více než jedno dvě procenta výkonu procesoru a jejich kontinuální běh na reakcích počítače vůbec nezaznamenáte. A také lze nastavit BOINC tak, aby pracoval jen ve vyhrazený čas nebo jen když počítač není používán.

A jak se žije s BOINCem na notebooku. Sám aktuálně provozuji BOINC na 5 mobilních zařízeních, ThinkPadu 420si s procesorem Intel Core i3-2310M a grafickou kartou NVIDIA NVS 4200, mobilu Sony Xperia Z1 Compact se čtyřjádrovým Snapdragonem 800, tabletu Visionbook s procesorem Intel Atom Z3735F a dvou stařičkých Asusech s Core i5 M460 a Pentiem T3200, takže zkušeností více než dost. Kromě toho je hlavním strojem velký desktop s procesorem Kaby Lake a grafickou kartou NVIDIA generace Pascal, ale to do „mobilního“ článku nepatří :-)

Všechny tři notebooky používám primárně na pevných místech v práci, takže jsou obvykle připojeny k elektrické síti a počítají v režimu 24/7. Restartuji je v podstatě jen kvůli aktualizacím OS.

Zdaleka nejdelší dobu provozuji výpočty na ThinkPadu. Poslední téměř dva roky pracuje v non-stop režimu, restartuji ho pouze na aktualizace a občas je vypnutý, když ho převážím na delší dobu někam jinam (dovolená, pracovní cesty apod.). Běžně počítá pouze CPU úkoly a teplota podle programu TPFan se pohybuje v rozmezí 77-85 stupňů Celsia, při zapojení GPU výpočtů, které používám jen nárazově, někdy vystoupí teplota až na 92 stupňů. Přesto s počítačem nejsou žádné velké problémy. Jediné, čemu jsem musel prozatím čelit, bylo po 4 letech fungování (z toho dvou v non-stop režimu) byl problém s vysokou hlasitostí a klapáním větráčku. Notebook jsem musel rozebrat, důkladně vyčistit, rozložit větráček a znovu namazat profesionálním mazadlem určeným pro ložiska v elektronice. Tento úkol už mohu hodnotit jako příliš náročný pro běžného uživatele, v běžném servisu by nejspíše nabídli výměnu větráčku, neoriginální náhradní díl stojí na Aliexpress kolem 300 Kč.

Tablet Visionbook je naopak používán vysoce mobilně a podle nastavení pracuje, pouze když je připojen k síti. K BOINCu je připojen téměř rok a nepozoruji na něm žádné problémy s dobou výdrže na baterie nad rámec běžného stárnutí.

Mobil Xperia Z1 Compact používám jako své hlavní komunikační zařízení nejen na volání, ale i na chat (Skype, Messanger, WhatsApp), čtení novin, GPS navigaci v autě a sporttracker pro turistiku a na inline bruslích – prostě jako kdokoli jiný. Používá BOINC klienta pro Android, který má velice pokročilou správu výpočtů – v mém nastavení počítá pouze přes noc nebo v autě, kdy je připojen k nabíječce, zároveň musí být baterie nabita na více než 80% a její teplota nesmí překročit 40 stupňů Celsia. Mobil při běžném používání stále vydrží více než den a na baterii nepozoruji žádné opotřebení nad rámec stárnutí (mobil mám téměř dva roky).

Myslím, že mohu bezpečně zobecnit, že zejména pokud obměňujete notebooky častěji než jednou za 4 roky, není důvod se BOINCu bát. Počítač zatíží pouze podle vašeho přání a v době, kdy jeho vysoký výkon nijak nepotřebujete. Schválně se zkuste podívat, jak je vytížen během práce s webem, textovým nebo tabulkovým editorem...

Kolem BOINCu funguje rozsáhlá komunita lidí, kteří ve výpočtech vedou ligy, pořádají turnaje, podílí se na jejich správě nebo i vývoji. A především sdílí své vědomosti a rádi na specializovaných fórech poradí s problémy i začátečníkům. A zejména v České republice je komunita velice aktivní a má nesporné úspěchy. ČR je dneska zemí poskytující 5. nejvyšší výkon a hravě překonává i země, jako jsou Francie, Kanada, Rusko nebo Čína. A i když se o tom v televizi asi snadno nedozvíte, Český národní tým patří ve většině soutěží na špičku a často si odváží pomyslné medaile.

Pokud byste se o distribuovaných výpočtech chtěli dozvědět více, mohu vám doporučit stránky Czech National Team, kde se dozvíte vše potřebné a nejspíše ještě víc, než byste čekali. Klienta BOINCu lze stáhnout zde.

Pozvěte vědu k vám domů :-)