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[原创] 利用电脑闲置计算能力,助生命科学研究破解难题~~~

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发表于 2010-2-21 11:39:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
利用电脑闲置计算能力,助生命科学研究破解难题

——Folding@Home分布式计算项目显卡篇


在你的身边,是否有亲友正忍受着病痛的煎熬?当你看到病魔对人类的肆虐,是否想站起来共同抗争?做到这一切并不需要你有多么高深的医学知识,也不需要你具备顶尖的医疗设备,你可以利用手中电脑的闲置计算能力,加入Folding@Home分布式计算项目,为人类早日攻克医学难关贡献一份力量。

一、Folding@Home项目简介

Folding@Home项目最初由纽约斯坦福大学创立,遍布在世界各地的志愿者加入到这个项目中来,只有一个目的——早日攻克癌症等疾病难关。Folding这个单词的意思是“折叠”,人体的基本物质是蛋白质,蛋白质在实现自己的各种功能(例如修复损伤的组织、调节生理机能、传递能量与营养物质等)前,需要将自己折叠起来。虽然蛋白质折叠对所有的生物来说是最基本的和最明确的事实,但它的折叠过程对人类而言仍然是个未解之谜。此外,当蛋白质没有正确的折叠(误折)时无疑会产生严重的后果,许多著名的难以治愈的疾病便由此而生,例如阿兹海默症(Alzheimer's)、疯牛病(Mad Cow, BSE)、可传播性海绵状脑病(CJD)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、帕金森氏症(Parkinson's)、艾滋(AIDS)、许多的癌症(Cancers)等等,便与蛋白质误折有着千丝万缕的联系。

Folding@Home是一个研究蛋白质折叠、误折、聚合及由此引起的相关疾病的分布式计算工程,这项工程就是利用遍布在世界各地的志愿者提供的计算能力,对蛋白质的折叠过程进行模拟,以找出各种误折情况下可能产生的后果,从而指导着医学研究人员有针对性的攻克某种误折所产生的疾病。蛋白质的折叠速度很快,往往只有百万分之一秒,现有的技术手段根本无法进行观察和监测,只能采用分子学原理进行数学模拟。而使用CPU进行模拟,运算一天也只能模拟十亿分之一秒的折叠过程,以这样的速度模拟蛋白质的一个折叠过程需要1000天,也就是30年!即便能模拟蛋白质的一个折叠过程,可这样的一个折叠过程对于蛋白质的功能实现,完全毫无用处。想想吧,某些疾病从蛋白质被感染、产生变异、体内潜伏到完全发作,可能长达数月甚至数年,在这期间蛋白质一刻也不停歇地在进行各种折叠。可想而知,研究蛋白质的折叠需要多么浩大的计算量!为此,斯坦福大学开发了Folding@Home项目,将蛋白质的某个折叠过程再细分成若干个“小段”,任何人都可以参与到Folding@Home项目中来,运行客户端程序,从斯坦福大学的服务器上取得一小段计算任务,在本地进行计算,计算完成后,再将计算结果发送给斯坦福的服务器,由服务器再对这些结果进行汇总、分析,帮助医学研究人员进行更快速度的蛋白质模拟折叠。因此说,越多的人参与进来,才会有越强大的计算能力,才会越早攻克蛋白质误折等生命科学难题。


看似简单的蛋白质,却是人类赖以生存的基础

目前,Folding@Home项目的参与者已经超过一百二十万,以这些志愿者提供的强大计算能力(已超过5PFlops,是超级计算机TOP 500榜首IBM Roadrunner的五倍)为依托,现时阶段已经可以实时模拟毫秒级的蛋白质折叠过程!Folding@Home项目取得的巨大成功和成就大大加速了医学研究的进度,相关研究成果已经加快了阿兹海默症、帕金森氏症等疾病的治疗过程,并且成功模拟了HIV(AIDS艾滋病病毒)整合酶的DNA粘合结构域的展开。了解HIV整合酶的展开过程将让人类可以从本质上揭开HIV病毒侵蚀健康细胞的核心过程,从而找到对抗AIDS的正确方法……在生命科学研究领域取得的这些巨大成就让人类看到了早日战胜癌症等重大疾病的一线曙光。

作为对社会大众的回馈,斯坦福大学对Folding@Home项目的所有研究成果完全公开,任何医学研究人员都可以登录到Folding@Home项目页面(http://folding.stanford.edu/),查阅项目进度、其他研究人员的科研成果或提交自己的研究课题供下一阶段进行研究,Folding@Home项目已经进入良性发展轨道。

对于普通的硬件玩家来说,随着ATI/nVIDIA新架构的显卡加入通用计算能力,斯坦福大学也相应开发了使用显卡流处理器进行蛋白质模拟折叠运算的客户端,使用显卡进行模拟折叠运算。由于显卡中的流处理器具有更高的浮点运算能力,使用显卡进行计算可以获得比CPU运算更快的速度,而且GPU客户端的配置也要比CPU版本容易些。本文就将以GPU客户端为例进行讲解,引导新手朋友快速加入Folding@Home项目,在系统闲置时使用手中的显卡进行蛋白质模拟折叠运算,让大家都能够投身到这项关系自己以及子孙后代的伟大事业中来。

需要注意的是,Folding@Home GPU客户端由于使用了显卡中的流处理器进行运算,因此只支持ATI Radeon 2xxx系列以及nVIDIA GeForce 8系列以后的显卡,较早的显卡则不予支持。

二、Folding@Home客户端设置

在开始之前,首先需要明白一个概念:使用显卡进行运算只占用很少的CPU资源,主要占用的是显卡资源。因此不会对上网/聊天/下载等较多依赖CPU的日常操作带来什么影响,但是会对3D游戏带来明显的影响,例如游戏画面卡、不流畅等等,你可以设置运算任务的GPU占用率来解决这个问题,后文还将仔细说明设置方法。

一)单GPU客户端设置

说明一下,由于Folding@Home客户端是英文版本,初次使用需要安装和进行一些设置。为了降低门槛,便利大家迅速上手,笔者将Folding@Home GPU客户端制作成了绿色免安装版,大家可以点击下面的链接下载三个分卷压缩包,然后解压到d:\gpu目录(或其他自定义的目录)。

folding-gpu.part01.rar (292.97 KB, 下载次数: 1890)

评分

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refla + 5 原创+精品
Youth + 50 精品文章
eqzero + 15 原创内容
金鹏 + 15 精品文章

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 楼主| 发表于 2010-2-21 11:39:33 | 显示全部楼层
五、默频or超频

上面对显卡的调整和优化我们已经谈论到了超频,也许有些硬件玩家已经对自己的显卡进行了超频,以求更好的系统效能。不过对于进行Folding运算来说,由于运算的持续时间很长(许多投入到Folding@Home项目的玩家都是7×24不间断运行),所以显卡的负荷会非常重,这就对显卡的稳定性提出了很高的要求。根据笔者和其他F@Her的经验,能够顺利通过FurMark、3DMark和各种游戏考验的显卡,未必能达到7×24 Folding@Home稳定运行的要求。基于此点,也有些硬件玩家使用Folding@Home客户端考验自己显卡长期运行的稳定性,与其运行其他拷机软件产生废热,倒不如运行几小时或者几天的Folding@Home客户端产生积极的社会效应。

回到频率上来。如果你的硬件水平较高,会自行调整显卡频率、核心电压等参数,那么就可以在Folding的过程中观察客户端的运算情况。当客户端出现ppd波动、不稳定、运算任务重新开始等异常情况,那么就降低显卡的频率、恢复默认核心电压换取更高的稳定性。

对于硬件新手来说,则在开始投入Folding@Home项目时不建议对显卡进行超频,待日后知识积累逐渐丰富,硬件基础日渐稳固再动手超频、降压也不迟。

六、Folding@Home注意事项

一)机箱散热

对于Folding@Home运算来说,由于在运算的过程中显卡会产生大量的热量,如果不能及时散发出去,堆积在机箱中将会严重影响到其他配件的寿命。所以,机箱的良好散热能力显得尤为重要。为了改善散热,你可以在机箱侧面板位置加装风扇(如果有风扇固定孔的话),对着显卡吹风,以改善显卡的散热条件。

二)日常维护

日常的维护主要是机箱内各个部件的除尘和CPU风扇、显卡风扇、机箱风扇、电源风扇等添加润滑油、CPU/GPU重新涂抹硅脂、Windows系统打补丁等等。关于这些内容,论坛里其他的帖子已经介绍过很多,此处不再赘述。

七、写在最后

Folding@Home作为一项公益性事业,全世界每天都有成百上千的人加入进来,无私贡献自己的计算能力,甚至还有些狂热的玩家耗费巨资打造Folding运算超级机器,帮助着Folding@Home取得更大的成就。相对而言,中国作为人口大国,在Folding@Home项目的总贡献排名中却没有应有的位置。中国队(3213)目前世界排名53位,甚至落在台湾队(21位,即将冲入20强)的后面,笔者在这里呼吁广大的硬件玩家在力所能及的条件下都来参与Folding@Home项目,齐心协力攻下疾病难关。


世界F@Her第一人:Atlas,个人拥有23张GeForce GTX 295和32张GeForce 9800 GX2,计算能力超过中国队(3213),而且目前还在陆续添加设备。

对于那些经常拿FurMark、3DMark系列拷机的朋友来说,现在又多了件拷机重器,你大可下载运行Folding@Home客户端,跑上几小时、几天甚至几个月,不仅为医学研究贡献了计算能力,同时也检验了显卡的稳定性,何乐而不为呢?

各位若在Folding@Home客户端使用过程中有何疑问,可随时在后面跟帖发问,偶会尽量为大家解疑答惑。

Folding@Home项目欢迎你!

本文欢迎转载!
发表于 2010-2-21 14:19:32 | 显示全部楼层
兄弟精品文章,辛苦了
 楼主| 发表于 2010-2-21 14:27:24 | 显示全部楼层
原帖由 金鹏 于 2010-2-21 14:19 发表
兄弟精品文章,辛苦了


在几个硬件论坛发表此文的时候~~~

equn还没有恢复正常~~~

所以暂未转到这里~~~

节后有点空闲时间~~~

转来大本营~~~

供更多的入门兄弟参考~~~

感谢金版加分!
发表于 2010-2-21 17:01:58 | 显示全部楼层
很不错
发表于 2010-4-3 10:38:21 | 显示全部楼层
我是新手,学习了。
发表于 2010-4-3 11:24:25 | 显示全部楼层
挺好的还有超频教程.

加油吧...
发表于 2010-4-4 01:33:06 | 显示全部楼层
好文章!
发表于 2010-4-4 01:37:23 | 显示全部楼层
回顶!呵呵,真是经典文章!
发表于 2011-6-9 22:44:23 | 显示全部楼层
新手学习…………
里面说有图,但是好像没有啊
发表于 2011-6-11 00:50:09 | 显示全部楼层
这坟挖得。。。。。
 楼主| 发表于 2011-6-11 23:41:05 | 显示全部楼层
新手学习…………
里面说有图,但是好像没有啊
wdya6 发表于 2011-6-9 22:44


原文在这里:http://bbs.expreview.com/thread-26758-1-1.html

请兄弟移步前去~~~
发表于 2011-6-23 12:35:59 | 显示全部楼层
非常支持,但不知道为什么F@H没有对A卡的OpenCL更新。
发表于 2011-6-23 17:34:23 | 显示全部楼层
呵呵 又顶上来了 好文就是应该 顶
发表于 2011-6-23 19:18:28 | 显示全部楼层
话说这是挖坟吧……
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