Сколько раз за день ваш компьютер простаивает, ожидая, пока вы покурите на лестнице, поедите или закончите беседу по телефону? Оказывается, эти драгоценные минуты "отдыха" компьютера могут принести реальную пользу, измеряемую в элементарной гордости за самого себя или даже в хрустящих бумажках с водяными знаками. Да что там деньги, вы можете принести пользу всему человечеству!

Людям свойственно объединяться в коллективы для осуществления какой-либо цели совместными усилиями. Компьютеры - это яркое проявление вечного стремления человека создать себе подобного. Так почему бы не объединять компьютеры для решения специфических задач, требующих больших мощностей? С развитием Internet этот вопрос превратился в реальное утверждение, и теперь вы, а точнее ваш домашний компьютер, способны объединиться с другими компьютерами для решения очень и очень серьезных проблем человечества. Такая совместная деятельность называется метапроектом.

Большинство метапроектов абсолютно некоммерческие, но участие в них дает вам шанс получить главный денежный (как правило, продолжительный по количеству нулей) приз и заодно внести свое имя в анналы истории. Тематика таких проектов обычно касается научных исследований: поиск решений математических задач, лекарств от неизлечимых болезней, разнообразные астрономические исследования, прогнозы развития окружающей среды и многое другое. В то же время существуют как полукоммерческие проекты, так и полностью коммерческие, руководители которых выплачивают деньги за использование вашего компьютера.

Нередко в метакомпьютерном сообществе принимается объединение зарегистрированных участников в группы (правильно - вместе считать веселее!), которым назначается целый участок работы. Среди этих групп устраиваются состязания по результативности и эффективности их действий, победителям которых присуждаются привилегии или призы.

Ну а теперь пришло время поговорить собственно о популярных ныне проектах распределенных вычислений.

Проект Distributed.net был основан в 1997 г. и на данный момент объединяет тысячи пользователей со всего мира. Как отмечают сами разработчики, "мощность нашего метакомпьютера примерно соответствует 160 тыс. Pentium II 266 МГц, работающих круглосуточно, семь дней в неделю и 365 дней в году!".

Область интересов Distributed.net достаточно специфична. Этот проект работает по заказам компаний, занимающихся системами криптозащиты и компьютерной безопасности. Как правило, такие корпорации устраивают конкурс, суть которого состоит в самом быстром вскрытии нового алгоритма шифрования. Победителю присуждаются денежные призы, а компании получают хорошую рекламу (если, конечно, взлом кода потребовал серьезных машинно-временных затрат) и пищу для размышлений относительно доработок своей системы. Суть таких проектов состоит в последовательном переборе всех возможных вариантов ключа, а успех в подобном мероприятии напрямую зависит от количества участников. В основе этого и других аналогичных проектов стоят специальные "координационные" серверы, которые распределяют блоки ключей, требующих проверки, между участниками проекта, у которых установлена специальная программа-клиент.

Послужной список Distributed.net достаточно солидный. 16 января 2000 г. этот проект обнаружил исходную информацию, зашифрованную 56-бит ключом с помощью алгоритма CS-Cipher. Это состязание было организовано корпорацией CS Communications & Systems для выяснения, насколько слаб 56-бит ключ против грубых, "лобовых" атак. Главный приз составил 10 тыс. евро.

Один из самых популярных нынче проектов Distributed.net - поиск ключа для системы шифрования RC5-64. Компания RSA Labs объявила призовой фонд в размере $10 тыс. той группе, которая решит эту задачу. Когда задача будет успешно решена, Distributed.net распределит деньги следующим образом: $1000 победителю (тому, кто найдет ключ); $1000 команде победителя; $6000 некоммерческой организации (решается голосованием); ну и $2000 на собственные нужды. Что ж, тысяча долларов - заманчивая цена за время вашего "перекура", не правда ли?

Проект Entropia носит двусторонний характер. Если вы сами задумали начать распределенные вычисления, то достаточно написать свои специальные модули под уже готовый Entropia 2000 Enterprise Server. Ну а обыкновенным пользователям Internet предлагается скачать клиентскую часть Entropia 2000, которая и будет заниматься решением задач во время "отдыха" вашего компьютера.

Разработчики Entropia 2000 обещают лишь время от времени использовать мощность вашего компьютера для решения коммерческих задач. Все остальное время, в течение которого будет работать Entropia 2000, будет отдано на решение "наиважнейших задач, стоящих перед человечеством".

Подключаясь к сети Entropia, вы можете присоединиться к одной из существующих команд пользователей, создать свою собственную или же делать свой вклад в гордом одиночестве. На сайте постоянно обновляются рейтинги команд и отдельных участников по объему выполненной ими работы. Кроме объединений в команды, участники проекта могут подключать на одно регистрационное имя несколько ПК (например, домашний и рабочий компьютеры) - их работа будет учитываться совместно. По умолчанию новый пользователь Entropia "подписывается" на выполнение части работы от всех некоммерческих проектов. Однако, зайдя на сайт www.entropia.com, вы может выбрать, обработка каких именно некоммерческих проектов будет осуществляться на вашем компьютере.

А какая же мне с этого выгода, спросите вы? Никакой, все строится на чистом альтруизме - "все равно ваш компьютер простаивает". К январю 2001 г. метакомпьютер Entropia наработал более 732 млн машино-часов. Из них около 1,2% использовалось под коммерческие проекты, 76,4% было затрачено на проект http://www.fightaidsathome.com/, а оставшиеся 22,4% - на другие некоммерческие разработки.

На данный момент метакомпьютер Entropia 2000 работает только над одним некоммерческим проектом, FightAIDS@Home, посвященным поиску лекарства от СПИДа. В будущем разработчики планируют добавить целую серию проектов по изучению проблем окружающей среды, научным и экономическим исследованиям. Любопытны и планы, связанные с участием любого ПК в разработке новых высокотехнологичных продуктов, их моделировании и тестировании еще до их реального, физического воплощения.

Данный проект, как уже было упомянуто, основывается на программном обеспечении и "аудитории" Entropia 2000 и посвящен изучению проблемы СПИДа. Это совместный проект Entropia и Лаборатории Олсон (Olson Laboratory) Исследовательского института Скриппс. При помощи метакомпьютера исследователи моделируют реакцию вируса на то или иное лекарство. Задача метакомпьютера состоит в последовательной оценке реакций детальной модели вируса, находящегося в различных стадиях развития, на компоненты потенциального лекарства от СПИДа. Результаты осуществленных вашими компьютерами исследований отправляются специалистам для оценки и анализа.

С сайта Entropia вы можете скачать программу AutoDock - набор инструментов, предсказывающих воздействие небольших молекул потенциального лекарства на частицу заданной трехмерной структуры вируса. Вычисления, которыми запросто может заняться ваш компьютер, как раз и заключаются в переборе вариантов соотношений протеина вируса и молекул лекарства. Ученые надеются, что метакомпьютер облегчит их усилия.

Поиск внеземного разума бередит умы человечества уже множество лет. С 1960 г. было осуществлено более семидесяти самых разнообразных проектов по поиску внеземного разума при помощи анализа радиосигналов, приходящих из космоса. Пока все они окончились ничем. Одна из основных причин неудач - гигантские объемы информации, нуждающиеся в проверке. Да и вообще, подобный поиск можно сравнить с поиском иголки в стогу сена, добавляя условие, что искомой иголки может и вовсе не быть.

Но люди не успокаиваются. Одним из популярных проектов по поиску внеземного разума является проект SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence, "Поиск внеземного Разума"). Метакомпьютер обрабатывает информацию, поступающую с крупнейшего телескопа "Аресибо", расположенного в Пуэрто-Рико.

Достаточно интересна история этого проекта. После подготовительной работы с радиотелескопом "Аресибо" и созданием программного обеспечения для реализации проекта, 20 ноября 1998 г. состоялся первый тестовый пуск метакомпьютера, который состоял всего лишь из трех клиентов. После продолжительного тестирования к маю 1999 г. были созданы различные версии программ-клиентов SETI@home для Windows, MacOS и UNIX. И, наконец, торжественный момент - 17 мая 1999 г. состоялся официальный пуск программы. Уже к июню того же года количество присоединившихся к проекту составило 600 тыс. человек (а точнее, компьютеров) из более чем 250 стран мира. Проект SETI@home рассчитан на два года и, как нетрудно посчитать, уже подходит к концу. Что будет дальше? Руководители проекта говорят, что опыт, полученный при использовании "Аресибо", будет использован на других телескопах, в других экспериментах и других подходах к поиску внеземного разума.

Принцип действия SETI@Home таков же, как и у всех остальных метапроектов: все желающие скачивают клиентскую программу, выполненную в виде скринсейвера, которая и занимается обработкой сигналов радиотелескопа. Объем информации, которой обменивается клиентская и серверная часть проекта, составляет 200 Кбайт. Нет нужды беспокоиться, что клиент SETI будет совершать соединения с сервером каждые пять минут,- информации, полученной за один сеанс, хватит на несколько дней (понятно, что точное количество дней напрямую зависит от времени, предоставленного программе-скринсейверу на обработку данных).

Что ж, если в вас живет вера в светлое космическое будущее, вы - поклонник "Звездных войн" и "Космической одиссеи 2001" - сделайте свой вклад в поиск "жизни на Марсе". Если случится невероятное и именно ваш компьютер распознает послание с далеких звезд, ваше имя увековечат наряду со всеми организаторами проекта!

Поиск лекарств, внеземных цивилизаций, вскрытие шифров… Не менее часто метакомпьютеры применяют и в естественных науках. В Сети действуют несколько метапроектов, посвященных математике в чистом виде.

Один из них - проект GIMPS: Great Internet Mersenne Prime Search, или "Большой Internet-поиск простых чисел Мерсенна". Простое число Мерсенна имеет вид (2p-1), где p - тоже простое число (напомним, что простое число - это число, делящееся на единицу или на самого себя). Несколько первых чисел Мерсенна выглядят следующим образом - 3, 7, 31, 127, 8191… До сих пор найдено всего лишь 38 таких чисел, и четыре из них - при помощи метапроекта GIMPS!

Компьютеры, участвующие в так называемой PrimeNet, сети для поиска простых чисел, занимаются различной работой в зависимости от их мощности. Компьютеры класса Pentium II 300 и мощнее занимаются собственно тестом Лукаса-Лемера, который сложен и требует больших вычислительных мощностей. Эти компьютеры имеют наибольший шанс обнаружить новое простое число Мерсенна. Компьютеры послабее, Pentium 90 и выше, используются для другого, более простого, но объемного и длительного теста, который проверяет результаты теста Лукаса-Лемера на предмет возможных ошибок. Самые маломощные компьютеры используются для вычисления экспонент, применяемых в тесте Лукаса-Лемера. Если вы недовольны своей ролью в проекте, вы, безусловно, можете поменять ее с помощью настроек клиентской части метакомпьютера, но не стоит забывать, что по умолчанию выбирается наиболее эффективное использование вычислительных мощностей. Приблизительно раз в неделю программа-клиент будет обмениваться с сервером парой сотен килобайт, так что проблем с большим объемом передаваемых по сети данных не будет.

Длительность проверки зависит от порядка обрабатываемого числа. К примеру, проверка лишь одного достаточно большого простого числа на современном компьютере средней мощности, Pentium II 400 МГц, займет несколько недель беспрерывной 24-часовой работы! Шанс найти новое число Мерсенна на сегодняшний день составляет 1 к 60 000.

"Ну и что? Зачем мне эта математика?" - слышится голос недовольного читателя. Действительно, поиск простых чисел Мерсенна носит лишь теоретический характер. С другой стороны, как утверждают сами организаторы проекта, эти исследования помогут в обнаружении новых алгоритмов, не говоря уж о тестировании аппаратного обеспечения и привлечении внимания студентов к математике. Руководители проекта понимают, что не так уж и много альтруистов будут участвовать в подобном проекте, а мощность метакомпьютера, как уже упоминалось выше, напрямую зависит от количества составляющих его компьютеров. Поэтому организация Electronic Frontier Foundation предлагает приз в $100 тыс. (!) за нахождение простого числа Мерсенна с количеством цифр в 10 млн. Неплохая прибавка к стипендии?

Другим математическим метапроектом является PiHex. Его задача - вычисление числа "пи" с максимальной точностью. Проект был открыт в апреле 1998 г., и результатом его работы в течение двух с половиной лет стали три "отметки": число "пи" с количеством знаков в 5 триллионов, 40 триллионов и, наконец, последний результат, полученный в сентябре 2000 г.- квадриллион знаков. Ознакомиться с ними вы можете на вышеуказанном сайте.

Сейчас начата реализация другого метода подсчета числа "пи". Проект PiHex калькулировал это число знак за знаком после запятой. Новая методика позволяет вычислить "пи" сразу с указанной точностью. Однако, в то время как проект PiHex был нетребователен к системным ресурсам (он даже смог спокойно сосуществовать с ресурсоемким метапроектом SETI@Home), новый метакомпьютер, названный Idlepower.net, требует высокоскоростного доступа в Internet и значительного объема жесткого диска. Особенность нового метода состоит в том, что он может применяться не только для вычисления числа "пи", но других математических констант.

Да пожалуйста! В Сети существует несколько бесплатно распространяемых программ (естественно, с исходными кодами) для создания своих собственных систем распределенных вычислений. Из таких, пожалуй, можно выделить Condor, Globus и Legion.

Проект Condor был разработан в Университете штата Висконсин и является типичной реализацией Internet-метакомпьютера. Метапроект, построенный на основе ПО Condor, будет использовать ресурсы "простаивающих" компьютеров, причем Condor лучше всего подходит для систем, в которых не требуется частая и регулярная связь с сервером - сердцем метакомпьютера.

Проект Globus - детище Argonne National Lab. Его целью является проектирование и создание так называемых вычислительных сеток (computational grids), включающих в себя вычислительные системы, системы визуализации, экспериментальные установки. В рамках проекта проводятся исследования по построению распределенных алгоритмов, обеспечению безопасности и отказоустойчивости метакомпьютеров. В рамках этого проекта уже был разработан целый ряд программных средств, применимых в научных и прикладных вычислениях. Проекты Globus и Condor являются совместимыми. Была даже разработана специальная версия Condor-G, которая использует систему Globus для внутренней обработки некоторых задач.

Разработанная в стенах Университета Вирджинии система Legion является объектно-ориентированным программным обеспечением, предназначенным для построения виртуальных метакомпьютеров. Главной особенностью системы Legion является ее открытая объектно-ориентированная архитектура.

Ну вот и подошел к концу наш экскурс в мир распределенных вычислений. Задачи, которые встают перед человечеством, требуют все больших и больших вычислительных мощностей. Так почему бы и нам не принять деятельное участие в их решении? Если у вас дома стоит компьютер, то сделать это совсем легко. Действительно, вместо скринсейверов, заполняющих монитор во время нашего отдыха всевозможными летающими, говорящими и другими подозрительными объектами, не интереснее ли лично принять участие в увлекательных исследованиях лучших ученых планеты?