分布式计算：英特网上的英特纳雄耐尔

碧城仙

转自：三思科学——《三思科学》电子杂志，2005年第3期，2005年3月15日
感谢三思科学提供！！！！！（http://www.oursci.org/magazine/200503/0304.htm）

分布式计算：英特网上的英特纳雄耐尔
赵洋


　　无论是《黑客帝国》中的“Matrix”还是《终结者》里的“天网”，计算机程序都是在互联网络中获得了智能进而反抗人类的。但是眼下互联网中蔓延的一种程序寻求的是更强大的计算能力而不是智慧。这就是分布式计算程序。
　　
　　你想过一把科学发现的瘾吗？眼下你就有机会成为爱丁顿，证实或证伪爱因斯坦的广义相对论。幸运的是，你不必跑到日全食区域拍摄恒星位置的变化，只需要在个人电脑上运行一个叫做Einstein@home的程序即可。这个程序可以自动接收并计算激光干涉引力波观测站(LIGO)取得的海量数据。

　　其实，你不过是虚拟“爱丁顿”的1/n而已。在2005年3月初，这个n值超过了30000，并以每天1000人的速度增加，也就是说全世界有3万多人的电脑已经运行了Einstein@home。但这距离科学家期望的至少100万台电脑参与运算还相差甚远。好在今年是国际物理年，在纪念爱因斯坦“奇迹年”的热潮推动下，n值急速飙升应该不是奇迹。


　　小贴士：根据统计，个人计算机运行时，大约有90%的时间CPU没能发挥全部效能，这实际上是一种极大的浪费，而分布式计算就是将这些闲置资源充分利用起来的技术。具体而言，分布式计算是一种把需要进行大量计算的数据分割成小块，由多台计算机分别计算，上传运算结果后再统一合并得出结论的技术。


　　除了计算引力波源头引起的时空扭曲，你还能用自家电脑帮忙“监听”来自“外星人”（学名叫地外文明——Extraterrestrial Intelligence）的无线电波。这不同于朝太空扔漂流瓶（如“先驱者”、“旅行者”探测器），或给外星人发电磁信号之类的举动，所以没有任何风险，应该不会把那些非我族类招惹上门。


Arecibo望远镜，SETI@home的耳朵。

　　用来监听的程序叫SETI@home，是最早流行开来的分布式计算程序。监听的“耳朵”位于波多黎各的盆地中，是一口上百米宽的大锅，专门用来汇聚来自深空的微弱电磁波。
　　
　　SETI@home 一马当先
　　SETI@home是Search for Extraterrestrial Intelligence at Home的缩写，为“在家里搜索地外文明”之意。该计划信奉的原则是，先进的外星文明只要进入无线电时代，就会像地球一样有电磁辐射从他们居住的星球泄漏出来。或者，为了试探宇宙中是否还有其他智慧生命，“外星人”很可能正在主动地发送信号。
　　位于加州伯克立大学的SETI@home项目组把阿雷西波(Arecibo)射电望远镜采集到的海量信息分成一个个小数据包，发送到互联网上。每台安装了SETI@home软件的电脑都可以自动下载这些数据，以运行屏幕保护或者后台程序的方式参与数据分析。目前共有226国家和地区、超过500万的个人和团体参加了这项浩大工程（在我写这句话时，是5377217个用户，详情可查看其“当前统计信息”）。使用的CPU时间超过224万年，如此多电脑联合起来，已经超过了世界上任何一台超级计算机的处理能力。甚至，单凭“快闪族”（flash mob）的科技行为艺术，一千多台联入高速局域网的笔记本电脑在大学一角同时运行SETI@home，就有可能冲进全球超级计算机500强。
　　

　　公益性项目异彩纷呈

　　除了寻找外星人和引力波，还有更为脚踏实地的分布式计算项目。如分析计算蛋白质的内部结构和相关药物的Folding@home项目；研究艾滋病的生理原理和相关药物的FightAIDS@home；研究新药物的D2OL；帮助实验物理学家设计粒子加速器设计的DPAD项目……而Climte Prediction(CPDN)项目力求模拟公元1800年以来的全球气象变化，并计算未来50年地球可能发生的气候变迁，以提早对付像电影《后天》里的灾难性天气。

　　所有这些项目都像SETI@home一样，要求参与者从项目网站上下载一个屏幕保护软件，以便在计算机空闲时接受并处理相关数据。但也有不少人在程序选项中选择“run all the time”(时刻运行)，不惜以自己的电脑运行变慢为代价，他们为什么这么做？
　　

　　参与计算的动力

　　促使网友参与分布式计算项目的驱动力来自对收到“外星人”讯号的渺茫期待，来自SETI@home总部用Email发来的电子“奖状”，来自对科学的好奇与信任……当然，还有网络“排名”的诱惑。

　　按照数据计算量的多少，SETI@home网站上有各种各样的排名：个人名次、国家名次、团体名次……前不久，SETI@home中国团队正在与土耳其队较劲。后者突然发力，以每天处理一万个数据包（相当于1000多台奔腾4级别电脑24小时的运算能力）的速度急进，威胁到“中国队”的全球排位。寻找外星人活动虽无国界之分，但“民族大义”在网上总是要讲的。一时间相关论坛上都是号召网友多多运行SETI@home，并到“中国团队”网站注册的帖子。目前中国大陆排名第22位，中国台湾地区排名第16位，海峡两岸两个团队的参与者加起来约有十万人，没有意大利的人多。从全世界范围看，最强大的是美国团队，有两百万众，最弱的是利比里亚团队，只有27人。


日本AVG游戏To Heart 2里的一张图片，SETI@home的影响力可见一斑——图中电脑屏幕上就是它的运行界面。

　　从网上的发言可以看出，排名靠前的ID（用户名）大多属于那些掌管着百十台计算机的网络管理人员。“单位的电脑闲着也是闲着”是他们的合理借口。一位在国家重点实验室工作的博士说，在空闲时，他手下的几台机器开足马力算一个小时的数据，够普通电脑处理一年的。

　　除了这些“正规军”，散兵游勇的力量也不可小视。广东的一个小伙子干脆自掏腰包买来八台“运算功能强大”的主机，在家里24小时地算SETI@home。据他讲，机器产生的热量使得“家里冬天都不用开空调了”。

　　除了上述“票友”，还有身在科学界的网友粉墨登场，寻找适合于分布式计算处理的科学项目，并且联合起来编写分布式计算程序，号召大家助其测试、计算。在这里，参与分布式计算的动力更为复杂化了。
　　

　　利益与阴谋

　　除了为科学而科学的无私活动，也有带物质奖励的分布式计算项目。寻找梅森质数（GIMPS）项目是其中最有名的一个。美国一家基金会专门设了10万美元的奖金，鼓励第一个找到超过1000万位质数的人。后面的奖金依次为：超过1亿位数，15万美元；超过10亿位数，25万美元。目前最接近奖金的是一个德国网友，他于2月18日发现了一个新的素数，这个素数有7816230位，可以写成(2^25964951)-1。目前有150多个国家和地区的近8万人在向奖金冲刺。尽管如此，比起那些悬赏用分布式计算破解软件密钥的项目，它仍然是最纯洁的一个。

　　但是所有分布式计算项目的参与者加起来也没有SETI@home多。这里面当然有“一招鲜吃遍天”的历史原因，但“阴谋论”也是影响一些网友选择的因素。

　　那些研究新药物的计算成果完全可能被大制药公司用来盈利。甚至模拟气候变化也可以用作研制气象武器的参考。那些有潜在利益的计算项目不愁找不到资助者买超级计算机。但是像寻找外星人信号或寻找最大质数之类的工作没有志愿者的参与就没法进行。网友们从这里也可以感到自己行动的价值取向所在。

　　最近某跨国公司推出了自己的分布式计算项目，号称要通过大规模数值模拟“寻求一些重大社会问题的解决方案”，但从者寥寥。

　　“这种东东总觉得涉及到一些商业利益，不太喜欢，除非是俺们自己国家的项目”，“偶还是比较喜欢SETI@home之类完全公益性的项目”这些网上留言可以代表相当一部分年轻网友的价值取向。

　　而英国Nature杂志在2005年初刊登的一篇文章似乎诠释了“科学无国界”的理念。在这篇讨论全球气候模型的报告里，作者引用了来自150个国家的95000人的计算数据——是他们的电脑运行Climte Prediction(CPDN)得到的400多万个模型年份——得出结论：温室气体的排放可造成全球气温上升2-11摄氏度。如果严格按照论文格式，这篇文章将有一个前所未有的超长“致谢”名单。
　　

　　参与分布式计算有国界之分吗？

　　寻找比自己先进得多的外星智慧生命这一理念可能不是所有人都能认同。如果按照亨廷顿的文明分类，SETI对于受基督教救赎观念和科幻文艺熏陶并有语言和技术优势的西方人更为适用，相比而言穆斯林国家和儒教文明圈的SETI@home参与者就少多了。有趣的是，朝鲜的用户数达到1406，在226个国家和地区中排第71位，与其网民数量不成比例。
　　当然，要得出更令人信服的结论就要剔除一些影响因素——比如，不少参与者都是散兵游勇，没有注册入任何国家团队中，有的团队可能有冒名顶替的活雷锋等等。如果能把流行的几个分布式计算程序参与者统计信息加权分析一下，未尝不能得出不同国家用户偏好的有趣结论。
　　

　　英特网上的英特纳雄耐尔

　　看到自己的ID能在计算量排名表上前进几位，或者收到一张新的电子奖状，都足令分布式计算的痴迷者兴奋不已。但是大部分默默为分布式计算贡献力量的网友都是怀着梦想参与进来的。如果不是对未知领域感兴趣，不是为与千万陌生人并肩战斗的激情所鼓舞，谁会给自己的计算机安装一个即占用硬盘空间、又影响运行速度的软件？与那些痴迷于自由软件的hacks一样，分布式计算爱好者也超出了物质范畴，完全凭乐趣、荣誉感和探索精神投身其中。
　　这是一种全新的“网络共产主义”，以往网友们只是共享电影、音乐、书籍等电子文件，而分布式计算的参与者是为达成共同的目标而贡献计算能力。而且这种共享与贡献根本不要求回报。
　　就连他们的口号也是模仿《共产主义宣言》的——“全世界计算机，联合起来！”



　　
中国分布式计算总站——当前所有重要分布式计算项目的中文指南

家用电脑寻找引力波　　

发现第42个梅森素数

碧城仙

呵呵，文章里面提到了我们论坛的几位朋友，只不过没有直接写出姓名，大家猜猜看，都是算 SETI@home 的重量级人物，文章还提到前不久我们和土耳其的那场大战，那场让所有人激动的“战争”！强烈推荐分布式计算新手和所有分布式计算的爱好者们研读本文。

dtype

我还没有到达那个境界啊.

Rojer

晕……居然还有AVG的图…………

Youth

呵呵，这张图比较赞:)

Youth

也欢迎对物理、对爱因斯坦、对相对论有兴趣的同志们参加到Einstein@Home这个项目中来
目前boinc平台上的几个项目中这个还算是增长速度比较快的，发展下去应该仅次于seti了:)

dtype

:-)

第三类接触

碧城仙  在 2005-3-21 12:46 发表:
除了这些“正规军”，散兵游勇的力量也不可小视。广东的一个小伙子干脆自掏腰包买来八台“运算功能强大”的主机，在家里24小时地算SETI@home。据他讲，机器产生的热量使得“家里冬天都不用开空调了”。

是不是说的song大哥

vonv

碧城仙  在 2005-3-21 12:46 发表:

除了这些“正规军”，散兵游勇的力量也不可小视。广东的一个小伙子干脆自掏腰包买来八台“运算功能强大”的主机，在家里24小时地算SETI@home。据他讲，机器产生的热量使得“家里冬天都不用开空调了”。

这所谓的“小伙子”应该是指老 song 吧？
纠正一下：
第一，人家不是“小伙子”，是“大爷”；
第二，人家不是“散兵游勇”，是中国 seti 界第一强人！

vonv

碧城仙  在 2005-3-21 12:46 发表:

一位在国家重点实验室工作的博士说，在空闲时，他手下的几台机器开足马力算一个小时的数据，够普通电脑处理一年的。

呵呵……
不知这位“博士”大哥是论坛里哪一位啊？

烦人

lightwing  在 2005-3-21 14:02 发表:

晕……居然还有AVG的图…………

太强悍了,连这样的图都能找到.

StarORC

碧城仙  在 2005-3-21 12:46 PM 发表:

除了这些“正规军”，散兵游勇的力量也不可小视。广东的一个小伙子干脆自掏腰包买来八台“运算功能强大”的主机，在家里24小时地算SETI@home。据他讲，机器产生的热量使得“家里冬天都不用开空调了”。

老Song也是正规军吧？~
他背后不是还有神秘而又强大的计算力量吗？~？~
不可能只是家里用的普通机器吧？

Youth

我倒觉得这个很像是老song，嘿嘿，猜测而已

vonv  在 2005-3-21 03:06 PM 发表:

呵呵……
不知这位“博士”大哥是论坛里哪一位啊？

东南科考

好佩服啊   就是咱没这个能力 要不然也去鸟枪放炮

Rojer

老宋家里不止八台，好像是十八台…………