BOINC

BOINC ( Berkeley Open Infrastructure for Network Computing ) je otevřená softwarová platforma University of Berkeley pro grid computing –  nekomerční middleware pro organizaci distribuovaných počítačů .  Používá se k organizaci dobrovolného počítání .

Popis

BOINC je softwarový balík pro rychlou organizaci distribuovaných výpočtů. Skládá se ze serverové a klientské části. Zpočátku vyvinut pro největší projekt dobrovolných počítačů  - SETI@home , ale následně vývojáři z Kalifornské univerzity v Berkeley zpřístupnili platformu projektům třetích stran. Dnes je BOINC univerzální platformou pro projekty z oblasti matematiky, molekulární biologie, medicíny, astrofyziky a klimatologie. BOINC umožňuje výzkumníkům využít obrovský výpočetní výkon osobních počítačů z celého světa.

BOINC byl vyvinut týmem vedeným Davidem Pope Andersonem, který také vede SETI@home v UC Berkeley Space Sciences Laboratory . K 27. březnu 2017 je BOINC distribuovanou sítí více než 830 000 aktivních počítačů (hostitelů) s průměrným výkonem celé sítě více než 20 petaflopů [4] . Pro srovnání, nejvýkonnější superpočítač pro březen 2017 „ Sunway TaihuLight “ má špičkový výkon 93 petaflopů. Špičkový výkon projektu BOINC je pevně stanoven na 320 petaflops, což je více než trojnásobek špičkového výkonu nejvýkonnějšího superpočítače na Zemi. V letech 2002 a 2005 ocenila americká National Science Foundation vývojáře trojnásobným oceněním BOINC: SCI/0221529 [5] , SCI/0438443 [6] a SCI/0721124 [7] .

Platforma běží na různých operačních systémech, včetně Microsoft Windows a unixových variant GNU/Linux , CentOS /RHEL , FreeBSD , NetBSD , OpenBSD , Solaris , macOS , Android a Raspberry Pi OS . BOINC je šířen pod licencí GNU Lesser General Public License jako bezplatný software s otevřeným zdrojovým kódem .

Backend BOINC

Serverovou část tvoří HTTP server s webovou stránkou projektu, databáze MySQL a sada démonů (generátor úloh, plánovač, validátor, asimilátor výsledků). Server - pouze Linux, nejlépe Debian .

HTTP server je sada PHP skriptů a je nezbytný pro organizátory projektů pro obecné řízení projektu: registrace účastníků, rozdělování úkolů ke zpracování, získávání výsledků, správa projektových databází.

Databáze ukládá uživatele, hesla, záznamy úloh, výsledky, informace o hostitelích, programech projektů a další.

Démoni jsou sada programů C++.

BOINC klient

Pro uživatele je pojem BOINC častěji používán v kontextu s pojmem BOINC klient  - univerzální klient pro práci s různými (BOINC kompatibilními) distribuovanými výpočetními projekty.

Klient BOINC umožňuje účastnit se několika projektů současně pomocí jednoho společného ovládacího programu (boinc nebo boinc.exe).

Pro vizualizaci procesu správy BOINC klienta můžete použít buď výchozí oficiální manažerský program (boincmgr nebo boincmgr.exe), nebo použít "neoficiální" program pro monitorování a správu BOINC klienta.

Nutno podotknout, že samotný BOINC klient v akademickém smyslu nemá uživatelské rozhraní jako takové, ale jedná se o službu, která se spouští při startu systému a je řízena přes protokol TCP/IP. Pro koncového uživatele to však nevadí, protože distribuční sada programu je doplněna manažerským programem, který se standardně okamžitě instaluje společně s BOINC klientem jako celkem a je pro uživatele naprosto transparentní. V tomto případě je adresa "localhost" určena jako adresa BOINC klienta spravovaného správcem programu. Na jedné straně tedy uživateli nic nebrání použít pro správu BOINC klienta alternativní manažerský program a na druhé straně umožňuje z jednoho manažerského programu spravovat více BOINC klientů umístěných na různých počítačích. Tato organizace správy BOINC klienta také znamená možnost používat BOINC klienta v „neviditelném“ režimu, kdy je spuštěna pouze služba, zcela bez uživatelského rozhraní.

Nastavení

Dřívější verze klienta nemají nastavení místní aplikace. Téměř celou konfiguraci (například pracovní dobu, dobu připojení, maximální zatížení atd.) zadává účastník na místě konkrétního projektu (pro každý projekt zvlášť) a shell (klient) konfiguraci nezávisle načítá podél s úkoly podle potřeby. V posledních verzích to však lze konfigurovat prostřednictvím rozhraní samotného klienta.

Organizace projektů

Každý může vytvořit projekt na platformě BOINC – celá platforma BOINC byla původně vyvinuta pod LGPL , takže zdrojový kód může číst kdokoli.

Dělají to především různé univerzity a výzkumná centra, aby řešily problémy, které vyžadují velké výpočetní zdroje, ale nemají potřebné finanční prostředky na nákup superpočítačů, nebo výkon moderních superpočítačů na vyřešení problému nestačí.

10 nejoblíbenějších projektů [8]

• Einstein@Home  - Testování hypotézy gravitačních vln Alberta Einsteina a hledání rádiových a gama pulsarů.
• World Community Grid  – pomáhá při hledání léků k léčbě lidských nemocí, jako je rakovina , HIV/AIDS, výpočty struktury proteinů a další projekty. Organizátor - IBM .
• WUProp@home  je projekt bez zdrojů pro shromažďování různých statistik o všech ostatních projektech. Je užitečná v tom, že umožňuje na základě shromážděných dat vybrat projekt, který nejefektivněji využívá zdroje různých výpočetních zařízení.
• Rosetta@home  - výpočet 3-rozměrné struktury proteinů z jejich aminokyselinových sekvencí.
• MilkyWay@home  - vytvoření vysoce přesného 3D dynamického modelu hvězdných proudů v naší Galaxii - Mléčné dráze .
• vesmír@domov
• yoyo@home
• PrimeGrid  - Hledání různých velkých prvočísel .
• Collatz Conjecture [9]  je projekt, který se zabývá jedním z nevyřešených problémů v matematice, Collatzovým problémem . Jeho podstatou je, že pokud vezmete libovolné číslo, pokud je sudé, vydělte 2, v opačném případě vynásobte 3 a přidejte 1 (proto se také nazývá problém "3x + 1" ) a tyto kroky několikrát opakujte , pak na konci nevyhnutelně dostaneme jednotku.
• Cosmology@home

Další projekty

• CAS@Home ( Čínská akademie věd) [10]  je projekt na podporu čínských vědců ve vývoji dobrovolných metapočítačových technologií . Projekt byl zahájen za podpory Výpočetního centra Ústavu fyziky vysokých energií (IHEP ) a Čínské akademie věd ( CAS ) . Projekt oficiálně začal pracovat v lednu 2010 . V současné době projekt zahrnuje dvě aplikace: Short-Cut Threading - predikce prostorové struktury proteinu ; simulace srážek elementárních částic na urychlovači BEPC ( Beijing Electron Positron Collider ), aplikace je v současné době ve vývoji .   
• Climate Prediction  - studium a předpověď klimatu Země .
• eOn  - simulace "pomalého" pohybu molekul pro chemii a fyziku.
• FreeHAL@home [11]  je německý projekt zaměřený na vytvoření umělé inteligence schopné projít Turingovým testem . FreeHAL@home je založen na technologii převodu otevřených lingvistických znalostních bází [12] do sémantických sítí pro výuku systému FreeHAL komunikovat s osobou, aniž by si programátor předem připravoval odpovědi .
• GPUGrid [13]  je projekt organizovaný Univerzitou Pompeu Fabra . Projekt se zabývá celoatomovými simulacemi molekulární biologie pomocí procesorů Cell používaných v PlayStation 3 a GPU kompatibilních s CUDA od Nvidie .
• Leiden Classical  je projekt v oblasti fyziky.
• LHC@home  - zpracování dat přijatých z Large Hadron Collider a výpočty pro
• Projekt kontroly malárie  - Kontrola malárie v Africe ( AFRIKA @home  (odkaz není k dispozici) ).
• MLC@Home je projekt věnovaný porozumění a interpretaci složitých modelů strojového učení se zaměřením na neuronové sítě.
• Radioactive@Home - Detekce radioaktivního pozadí prostředí
• Svět RNA [14] . Cílem projektu, který byl zahájen v lednu 2010, je systematizace RNA všech živých organismů.
• SIMAP@home - Vytvoření  databáze proteinů pro počítačovou biologii .
• SLinCA@Home  je distribuovaný výpočetní projekt v oblasti fyziky a materiálových věd, zahájený s podporou Akademie věd Ukrajiny.
• Spinhenge@home  je nanotechnologický projekt pro studium molekulárního magnetismu.
• sudoku@vtaiwan [15] -  výzkumný projekt logické hry sudoku . Hledá sudoku s 16 indiciemi, které má jedinečné řešení.
• QMC@Home  - výpočty pomocí metody Monte Carlo v kvantové chemii .
• Quake-Catcher Network - Detekce šíření seismických vln

Dokončené projekty

• ABC@home  je projekt z oblasti matematiky.
• AQUA@home  je distribuovaný výpočetní projekt kanadské společnosti D-Wave Systems Inc. Cílem projektu je předpovědět výkon supravodivého adiabatického kvantového počítače na řadu problémů od materiálových věd po strojové učení . Kvantové výpočetní algoritmy jsou vyvíjeny a analyzovány pomocí kvantové metody Monte Carlo .
• Magnetism@home [16]  je projekt pro výpočet magnetických konfigurací válcových nanoprvků . První ukrajinský projekt na platformě BOINC s podporou operačních systémů Linux a Windows. Vytvořil v červnu 2008 fyzik Konstantin Metlov z Doněckého institutu fyziky a technologie . Projekt řeší problémy statiky, dynamiky a termodynamiky pro magnetické nanoprvky různých tvarů.
• Predictor@home  - Modelování 3D struktury proteinu z aminokyselinových sekvencí . Cílem projektu je otestovat a vyhodnotit nové algoritmy a metody pro predikci struktury proteinů a aplikovat tyto metody na reálné biologické cíle. Predictor@home doplňuje Folding@home , který studuje skládání proteinů , zatímco Predictor@home předpovídá, jaká bude jejich konečná terciární struktura. Predictor@home navíc přímo soutěží s dalším projektem na platformě BOINC - Rosetta@home . Oba tyto projekty testují rychlost a přesnost různých metod predikce konečné terciární struktury proteinů.
• SETI@home - 31. března 2020 SETI@home zpracoval poslední blok dat a přestal uživatelům odesílat nové úkoly [17] .

Projekty ve vývoji a testování

Tyto projekty jsou ve vývoji a ladění softwaru (alfa a beta). Účast v těchto projektech se doporučuje pouze za účelem jejich testování. V této fázi nikdo nezaručuje absenci selhání v softwaru, stejně jako existenci jakéhokoli smyslu ze získaných výsledků.

Plánované projekty

• PlanetQuest [18]  - projekt je zaměřen na hledání nových planet a klasifikaci hvězd pomocí snímků z observatoří umístěných na Zemi . V současné době ve vývoji. Pro hledání planet PlanetQuest vyvinul Transit Detection Algorithm ( TDA), fotometrickou metodu, která automaticky detekuje nové planety pomocí informací z pozemních optických  teleskopů . Metoda detekce tranzitu byla vylepšena pro použití na misi Kepler teleskopu NASA . Některá data Keplerian budou zpracována projektem PlanetQuest.

Projekty s upraveným BOINC klientem

• Cell Computing - několik dílčích projektů různých směrů, hlavním směrem je medicína (například studium lidské DNA). Zaměřeno na Japonsko (vše je pouze v japonštině). Podporováno NTT DoCoMo . Archivní kopie oficiálních stránek.

Efektivita sítě

Efektivita sítě BOINC ve srovnání se specializovanými superpočítači je znatelně nižší. Takže například „Sunway Tauhu Light“ má asi 11 milionů jader. Jeho příkon je cca 28 MW. V síti BOINC je asi 835 tisíc aktivních hostitelů. Při průměrné spotřebě moderního počítače cca 100 W (bez monitoru) a přítomnosti 2,5 jádra, zátěži 10 %, je celková spotřeba cca 10 MW, 2 miliony 130 tisíc jader, což nám umožňuje hovoří o dostatečné efektivitě sítě BOINC. Jako nevýhodu lze poznamenat, že neexistuje zaručený výpočetní výkon.

Těžba

Od roku 2013 je kryptoměna Gridcoin považována v projektech BOINC za měnu odměny. Gridcoin používá upravený systém proof-of- stake k odměňování těch, kteří provádějí výpočty na projektech BOINC.

World Community Grid je také odměněn v Obyte [ 19] .

Viz také

• Mřížka
• Distribuovaná výpočetní technika
• Dobrovolné výpočty

Poznámky

1. ↑ https://boinc.berkeley.edu/download_all.php - 2022.
2. ↑ https://boinc.berkeley.edu/download_all.php
3. ↑ https://boinc.berkeley.edu/trac/browser/boinc-v2/COPYING.LESSER
4. ↑ BOINCstats | Kombinovaný BOINC — Přehled kreditů Archivováno 22. ledna 2013 na Wayback Machine  — Kombinovaná statistika
5. ↑ « Národní vědecká nadace | Výzkum a rozvoj infrastruktury pro veřejné zdroje vědecké výpočetní techniky
6. ↑ » Národní vědecká nadace | SCI: NMI Development for Public-Resource Computing and Storage Archivováno 10. listopadu 2004 na Wayback Machine
7. ↑ " The National Science Foundation | SDCI NMI Improvement: Middleware for Volunteer Computing Archived 12. května 2009 na Wayback Machine
8. ↑ Popularita projektu BOINC . Získáno 5. 8. 2016. Archivováno z originálu 26. 8. 2016. (neurčitý)
9. ↑ Oficiální stránky projektu Collatz Conjecture . Datum přístupu: 24. prosince 2011. Archivováno z originálu 4. prosince 2017. (neurčitý)
10. ↑ Oficiální stránky projektu CAS@Home (nepřístupný odkaz) . Získáno 20. listopadu 2010. Archivováno z originálu 11. února 2016. (neurčitý) 
11. ↑ Oficiální stránky projektu FreeHAL@home (nepřístupný odkaz) . Získáno 20. listopadu 2010. Archivováno z originálu 9. července 2009. (neurčitý) 
12. ↑ V první fázi projektu si uživatelé stáhli materiály z německé sekce Wikipedie
13. ↑ Oficiální stránky projektu GPUGrid . Získáno 4. května 2022. Archivováno z originálu dne 12. dubna 2022. (neurčitý)
14. ↑ Oficiální stránky projektu Svět RNA . Získáno 18. listopadu 2010. Archivováno z originálu 17. listopadu 2010. (neurčitý)
15. ↑ Oficiální stránka projektu sudoku@vtaiwan Archivováno 19. srpna 2013.
16. ↑ Oficiální stránky projektu Magnetism@home Archivováno 19. ledna 2012.
17. ↑ Zprávy SETI. Dne 31. března přestane dobrovolnická počítačová část SETI@home distribuovat práci a přejde do režimu spánku. . setiathome.berkeley.edu. Získáno 16. dubna 2020. Archivováno z originálu dne 8. března 2020. (neurčitý)
18. ↑ PlanetQuest: Nezisková organizace věnující se špičkovému výzkumu v oblasti detekce planet a občanské vědy . Datum přístupu: 16. listopadu 2010. Archivováno z originálu 4. října 2006. (neurčitý)
19. ↑ World Community Grid | Obyte - účetní kniha bez  prostředníků . byte.org . Získáno 24. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 24. dubna 2021.

Odkazy

• boinc.berkeley.edu - oficiální stránky BOINC  (ruština)
• BOINC  wiki
• BOINC.RU  - Ve světě distribuovaných počítačů (ruské stránky).
• NativeBOINC  (anglicky)  je neoficiální verze klienta pro platformu Android.
• Sergej Popov. Celý svět jako superpočítač // Trinity option - Science . č. 16 (110) ze 14. srpna 2012. S. 7.  (ruská) HTML verze
• Andrej Vasilkov. Distribuované výpočty: jak sbírat gigaflopy ze světa pro rozvoj vědy , 06. prosince 2012  (rus.)

Tematické stránky	GitHub otevřený rozbočovač
V bibliografických katalozích	GND : 1025312678