Mozek jménem grid

Bylo by možné pomocí počítačových simulací oživit pravěká zvířata? Šlo by v počítačovém prostředí nasimulovat například to, jak rychle běhal Tyrannosaurus rex? Dokázali bychom jej předstihnout třeba na kole nebo v autě?

Aby se to dalo zjistit, použili vědci z Univerzity v Manchesteru program GaitSym, do něhož zanesli modely pěti druhů masožravých dinosaurů zrekonstruované z kosterních pozůstatků. Ty pak rozpohybovali a dinosaurům přikázali, aby v počítači běželi co nejvyšší rychlostí. Ukázalo se, že například masožravec Acrocanthosaurus, druh podobný tyranosaurovi, běhal po pravěké Zemi rychlostí 25,4 kilometru za hodinu a chodil rychlostí 9 km/h. Nejrychlejšími dinosaury kupodivu nebyla velká zvířata, ale spíše ta malá: například druh Compsognatus sice dorůstal přibližně velikosti krůty, přesto dokázal vyvinout maximální rychlost 64 km/h, takže by mohl směle soutěžit se závodním chrtem.

Simulace běhu dinosaurů by byla pro jediný počítač výpočetně příliš náročná. Výzkumníci proto použili takzvaný grid, kdy na jednom úkolu současně pracují tisíce počítačů propojených v síti. Zdroje britského gridu, do něhož jsou zapojeny výpočetní zdroje laboratoře v Daresbury a tří univerzit, jim poskytly kolem 170 tisíc výpočetních hodin a projekt tak mohl být dokončen během několika málo měsíců.

Falešný hlas mimozemšťanů

Pro takzvané distribuované výpočty můžeme využít superpočítač, například Blue Gene společnosti IBM, který je velmi výkonným, ale drahým řešením. Některé organizace si proto pořizují levnější náhradu, takzvaný klastr, což je propojená soustava víceméně obyčejných počítačů, zpravidla s operačním systémem Linux. Přitom ale ve světě leží ladem spousta výpočetní síly: soukromé počítače, jejichž výkon mnohdy není plně využit – vezměme si, jak často na svém počítači nepracujeme a na displeji běží jen šetřič obrazovky. Tyto počítače lze propojit a využít ke společnému úkolu.

Poprvé něco takového v roce 1999 uskutečnili nadšenci z Kalifornské univerzity v Berkeley, kteří měli k dispozici spoustu dat z radioteleskopu Arecibo, ale žádnou výpočetní kapacitu na univerzitních počítačích. Založili proto první projekt distribuovaného počítání: SETI@HOME. Podařilo se do něj zapojit nepřeberné množství lidí po celém světě, kteří pomocí svých počítačů pátrali v terabajtech dat z radioteleskopu po signálech mimozemských civilizací. V honbě za senzačním úspěchem ovšem docházelo k falšování dat a poměrně velký objem výsledků se pak musel přepočítávat. Možných kandidátů na signál mimozemských civilizací se během let vynořilo několik, ale skutečný hlas bytostí z vesmíru se zatím objevit nepodařilo.

Z původního projektu SETI@HOME se vyvinulo prostředí BOINC, což je gridová infrastruktura, v jejímž rámci běží hned několik projektů. Zájemci z řad veřejnosti se tak mohou zapojit například do pátrání po gravitačních vlnách ve vesmíru vzniklých po velkém třesku (projekt Einstein@HOME) nebo do rozboru dat z urychlovače částic LHC. Stačí si stáhnout program pro distribuované výpočty a mít stabilní připojení k internetu. Výpočtům je v systému přiřazena nejnižší priorita, takže počítač nijak nezpomalují a program se chová podobně jako spořič obrazovky. Je to vlastně jakási forma novodobého dárcovství, kdy namísto peněz máte možnost věnovat nevyužitý čas svého osobního počítače třeba na boj proti malárii či AIDS.

Nebo také na hledání nových virů: Různá onemocnění dýchací soustavy jsou hlavní příčinou toho, proč se děti mladší pěti let dostávají do nemocnice. Až ve 40 procentech případů však není možné přesně určit příčinu nemoci, mnoho virů je stále neznámých. Po dosud neobjevených virech lze pátrat ve vzorcích výtěrů z krku a nosu pacientů, v nichž se hledá určitá genetická sekvence. Je to však opět výpočetně náročný úkol, který vědci z Univerzity v Amsterodamu rovněž svěřili gridu. V roce 2004 pak informovali o objevu koronaviru NL63, který způsobuje zánět hrtanu – onemocnění, jež u dětí vyvolává otok hrdla a kašel. V současnosti se hledají viry způsobující průjmy, meningitidu, encefalitidu a další vážné nemoci.

Cesta ke světovému gridu

Gridy se nyní rychle rozvíjejí v celém světě. Na jednom z čelních míst je Evropská unie, která v rámci projektu EGI In-Spire chce vybudovat celoevropskou gridovou infrastrukturu k řešení velkých vědeckých problémů.

Vývoj by měl pokračovat směrem k celosvětovému gridu, do něhož by bylo možné se kdykoli připojit a libovolně využívat jeho výpočetní zdroje, ať už by pocházely z osobních počítačů, superpočítačů či klastrů. V současnosti však existují spíše oddělené gridové infrastruktury – kromě EU například v USA, v Číně či Japonsku. Podle Luďka Matysky, odborníka z Fakulty informatiky Masarykovy univerzity v Brně, zatím vytvoření univerzálního celosvětového gridu brání nedostatečná shoda na tom, jak by mělo vypadat programové prostředí – takzvaný middleware –, které počítače v gridu propojuje a umožňuje sdílení výpočetních zdrojů. 

Autor je spolupracovníkem Respektu.