分布式计算: 击败新型冠状病毒的核心武器

“最终答案”

在道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）创作的科幻小说《银河指南》中，一群高度机智的外星人专门制造了一台超级计算机，以寻找对生命，宇宙和其他一切事物的最终答案. “思考. ”“思考”花费了750万年的时间进行了计算和验证，最终答案是“ 42”.

此答案的戏剧性与尝试使用计算机来计算生命，宇宙以及其他任何事物的答案的荒谬性相同，并且与该答案的“深层思想”解释相同: “只要您确切地知道问题是什么，就可以理解该答案的含义. ”众所周知，计算机只能计算问题，不能回答问题. 荒谬的问题将不可避免地使“思考”给出荒谬的答案.

1982年出版了《银河指南》中的第三本书《生命，宇宙和一切》，恰逢计算机和互联网技术取得重大突破的时代. 在本书出版的前一年，IBM PC诞生了，微软推出了MS-DOS，无疑改变了整个世界的工作方式. 1982年2月，英特尔推出了具有里程碑意义的286处理器分布式 计算，该处理器集成了约13万个晶体管. 但是，由于性能限制，286芯片很难处理大量的浮点运算. 英特尔后来推出了专门用于计算的287芯片作为补充.

计算机技术的飞跃发展当然会引起普通人，尤其是科幻作家的想象: 当计算机的性能越来越好，计算速度越来越快时，有一天能够计算所有问题的答案？ “银河漫步指南”给出了很好的答案.

为什么我们渴望计算能力

自从《银河漫步指南》出版以来的40年中，计算机技术发展得更快. 处理器芯片遵循摩尔定律，晶体管的数量从286个增加到130,000个，达到近20亿个，计算速度也得到了突飞猛进的发展. 2016年，中国自主研发的超级计算机“神威太湖光”在93PFLOPS（93万亿浮点计算）上进行了测试，成为世界上最快的超级计算机. 但这还远远没有结束. 仅仅两年后，美国就建造了Summit（顶点）超级计算机，计算速度达到了200 PFLOPS.

Chain表示: FLOPS（“每秒浮点操作数”，“每秒峰值速度”）是“每秒浮点操作数”的缩写. 一个PFLOPS（petaFLOPS）等于每秒一万亿（= 10 ^ 15）浮点运算.

为什么人类喜欢计算速度？这取决于需求. 随着科学技术的进步，人类逐渐对这个世界进行了更详细的探索. 在科学研究领域，超级计算机具有决定性的地位. 例如，国家计算流体力学实验室基于“神威·太湖之光”超级计算机，该计算机模拟了“天宫一号”飞机两个机舱的整体形状以及秋季飞行的流动状态的并行模拟. . 一天之内要完成12个月的日常计算任务，计算结果与风洞试验结果吻合良好，为“天宫一号”飞行试验提供了重要的数据支持.

在生物化学中，超级计算机也可以实现重要的价值. 用户可以使用生物信息学软件和通用通过超级计算机完成诸如生物信息学和计算生物学以及基因序列分析，序列剪接，基因表达谱数据分析和生态数据分析等计算任务.

从本质上讲，超级计算机与普通家用计算机没有太大区别，只是超级计算机使用更多的芯片，并且大量处理器集中在一起以处理大量数据，因此计算速度比常规计算机快得多. 时间. 也正是由于这个原因，当人类面对计算时，超级计算机并不是唯一的解决方案.

分布式计算

随着新型冠状病毒在世界范围内的传播，世界各地的许多技术公司，学者和政府机构也正在积极地进行有关病毒疗法的研究，这与计算也密不可分. 免疫疗法初创公司ImmunityBio试图对新型冠状病毒的关键蛋白质结构进行建模，以研究新型冠状病毒如何进入人体细胞. 为此，他们与Microsoft的Azure云计算部门合作，使用24种PFLOPS计算功能来分析病毒. 但这还不够.

Folding @home是世界上最大的分布式计算项目分布式 计算，它领导一个联盟开始对新的冠状病毒进行分析. Folding @ home不依赖功能强大的超级计算机进行计算，但是主要的贡献者是成千上万的个人计算机和游戏机. 每台参与的计算机都安装有在后台运行的客户端程序，并在系统不忙时调用中央处理器来运行仿真工作. 目前，世界上大多数个人计算机在正常情况下很少消耗自己的计算能力. 折叠@home就是利用所有浪费的计算能力.

根据该项目的最新公告，目前有700,000人参加Folding @ home，其计算能力为470 PFLOPS，超过了世界排名前七的超级计算机的总计算能力. 毫无疑问，这是人类历史上最大的分布式计算.

人类最大的事业

分布式计算实际上并不是一个新概念. 普通人每天在家里闲置他们的计算硬件. 许对此感到担忧，尤其是科学研究人员. 除了Folding @ home外，类似的项目还包括中国科学院高能物理研究所计算中心建造的CAS @家庭，爱因斯坦@普朗克研究所建造的Home，SETI @加利福尼亚大学建造的家庭，伯克利，等等. 这些计算项目大多数基于BOINC（伯克利开放式网络计算基础架构，伯克利开放式网络计算平台）.

BOINC最初是为管理SETI @ home而开发的. 这是一个分布式计算项目，使用家用个人计算机通过Internet处理天文数据. 该项目试图分析Arecibo射电望远镜收集的信号，以寻找可以证明存在外来智能生物的证据. 从1999年到2020年3月31日，该项目关闭了20年.

在刘次新的小说《球形闪电》中也提到了这个项目. 在小说中，主角偷走了SETI @ home的计算能力，并受到了项目负责人的愤怒: “我们用微薄的资金来做最大的人类事业，但我们也遭受了如此可耻的骚扰. 可耻！”

当然，还有很多基于区块链技术的BOINC项目，尤其是在2019年. 更著名的项目包括Tesra超级计算网络，BOINC行星计算动力地球，iExec，CONUN等. 可以预见，一旦@home折叠在新型冠心病的防治上已经取得了成果，基于区块链技术的分布式计算也将迎来新的发展机遇.

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