Folding@home

Folding@Home (F@H, FAH) är ett distribuerat datorprojekt för datorsimulering av proteinveckning . Projektet lanserades den 1 oktober 2000 av forskare från Stanford University . Från och med juli 2008 var  det det största distribuerade datorprojektet, både vad gäller kraft och antalet deltagare [4] . 2017 blev Bitcoin det största distribuerade datorprojektet och gick om Folding@Home [5] .

När det väl var klart kopplades Genome@home-projektet till Folding@home.

Projektets syfte och betydelse

Målet med projektet är att genom modellering få en bättre förståelse för orsakerna till sjukdomar orsakade av defekta proteiner, såsom Alzheimers , Parkinsons , typ 2-diabetes , Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (galna kosjukan), skleros och olika former av cancer. processerna för vikning/uppveckling av proteinmolekyler . Hittills har Folding@home-projektet framgångsrikt simulerat processen att vika proteinmolekyler över 5-10 µs, vilket är tusentals gånger mer än tidigare modelleringsförsök.

År 2007 uppnådde projektet modellering av proteinveckning på ett millisekunders tidsintervall (NTL9-protein), år 2010 - på ett 10 millisekunders tidsintervall (ACBP).

Enligt resultaten av experimentet publicerades mer än 212 vetenskapliga artiklar [6] .

Funktionsprinciper

För att utföra beräkningar använder Folding@home inte en superdator , utan datorkraften hos hundratusentals persondatorer från hela världen. För att delta i projektet måste en person ladda ner ett litet klientprogram. Klientprogrammet Folding@Home körs i bakgrunden och utför beräkningar endast när processorresurserna inte används fullt ut av andra applikationer.

Klientprogrammet Folding@home ansluter med jämna mellanrum till servern för att ta emot nästa del av data för beräkningar. Efter slutförandet av beräkningarna skickas deras resultat tillbaka.

Projektdeltagare kan se statistiken över deras bidrag. Varje deltagare kan köra klientprogrammet på en eller flera datorer, kan gå med i ett av teamen.

Aktuellt läge

Den 4 februari 2015 var cirka 8,2 miljoner kärnor aktiva i Folding@Home-projektet [7] . Den totala prestandan var 9,3 petaflops .

År 2007 erkände Guinness rekordbok Folding@Home-projektet som det mest kraftfulla distribuerade datornätverket.

Under de senaste åren har intresset för projektet minskat på grund av den ökade populariteten för cryptocurrency mining, vilket gör att du kan få en hypotetisk inkomst och betala tillbaka utrustningen på bara några år.

Den 27 februari 2020 meddelade Gregory Bowman att Folding@Home-projektet ansluter sig till 2019-nCoV-studien om coronaviruset [8] .

I början av mars 2020 var den totala beräkningskraften för Folding@Home-projektet 98,7 petaflops [9] .

För 2020 fanns det 4 projekt (uppgiftstyper) i F@H för CPU och 24 för GPU.

Den 14 mars 2020 uppmanade Nvidia spelare att använda kraften i sina hemdatorer för att bekämpa coronaviruset [10] . Några dagar senare meddelade CoreWeave, den största amerikanska gruvarbetaren på Ethereum-blockkedjan, att de gick med i kampen mot coronaviruset [11] . Den ryska telekomjätten MTS ställde sig inte heller åt sidan och meddelade att dess molnresurser skulle styras till Folding@Home-projektet för att påskynda arbetet med att hitta ett botemedel mot det nya coronaviruset [12] .

Fyra veckor efter inkluderingen av F@H i kampen mot coronaviruset rapporterade Greg Bowman att 400 000 volontärer runt om i världen hade anslutit sig till projektet [13] . Med tillströmningen av nya användare efter beskedet att F@H går med i kampen mot det nya coronaviruset har projektets kapacitet ökat till 470 petaflops. Således kan Folding@Home-projektet kallas den mest kraftfulla superdatorn i världen, näst efter Bitcoin , vars kraft är 80 704 291 [14] petaflops. Som jämförelse är första raden i världsrankingen av TOP500 superdatorer upptagen av Summit- systemet med en teoretisk toppprestanda på cirka 200 petaflops.

Den 26 mars 2020 översteg nätverkets totala datorkraft 1,5 exaflops, vilket är nästan lika med den totala prestandan för alla superdatorer i TOP500 världsrankingen  - 1,65 exaflops. [femton]

Den 26 april 2020 översteg nätverkets totala datorkraft 2,7 exaflops.

Den 5 april 2021 sjönk nätverkets totala datorkraft till 0,197 exaflops.

Nuvarande och framtida plattformar för projektet

Deltagare i alla distribuerade datorprojekt strävar alltid efter att utöka det till både nuvarande och nya lovande plattformar. Detta gäller naturligtvis även Folding@Home, men för att skapa en klient för en ny plattform utvärderas varje plattform med två enkla parametrar [16] :

• hastigheten på systemen på den nya plattformen;
• antalet system på en given plattform som potentiellt kan ansluta till projektet.

Huvudplattformen för projektet i början av 2013 är flerkärniga persondatorprocessorer ( CPU ). Det största antalet jobb (jobb) bildas för denna plattform. Enkärniga processorer, även om de stöds av projektet, får mindre och mindre användning på grund av behovet av att snabbt läsa jobb. Skilda är speciella Big Jobs (BJ), som kräver 16 eller fler beräkningskärnor/trådar i processorn.

De mest lovande plattformarna för projektet är grafikprocessorer ( GPU ). Det speciella med denna plattform är att många trådar exekveras parallellt i GPU:n, på grund av vilken överlägsenhet i beräkningshastighet över de modernaste CPU:erna från Intel och AMD uppnås . Enligt arrangörerna av projektet har moderna grafikprocessorer begränsningar för de utförda beräkningarna i samband med deras snävare specialisering, så de kan inte helt ersätta konventionella processorer i projektet. Men i dessa beräkningar, där de är tillämpliga, talar projektarrangörerna om en 40-faldig fördel med GPU jämfört med den "genomsnittliga" Intel Pentium 4-processorn , och de praktiska resultaten från de första dagarna av betaversionen av klienten visade en ungefär 70-faldig fördel med denna plattform jämfört med den "genomsnittliga" processorn som deltar i projektet.

En klient för cellprocessorerna som används i Sony PlayStation 3 gjordes också tillgänglig för öppen användning . Dessa processorer är också flertrådiga (flerkärniga), vilket ger dem fördelar jämfört med konventionella processorer, som för närvarande har maximalt 15 kärnor. Den 6 november 2012 avslutades denna del av projektet under cirka fem år.

Skaparna av projektet strävar efter att göra det så enkelt som möjligt för användare att ansluta till projektet. Om det tidigare, för att använda CPU och GPU, var nödvändigt att starta och konfigurera två olika klienter, från och med version 7 kan ett klientprogram använda både CPU och en eller flera kompatibla GPU:er installerade på datorn.

Klientversion 7.x är tillgänglig för de vanligaste operativsystemen Windows x86 och x64, Mac OS X (endast för Intel-processorer), Linux x86 och x64.

Jämförelse med andra molekylära system

Rosetta@home  är ett distribuerat datorprojekt som syftar till förutsägelse av proteinstruktur och är ett av de mest exakta systemen för förutsägelse av tertiär struktur. [17] [18] Eftersom Rosetta endast förutsäger det slutliga vikta tillståndet utan att modellera själva vikningsprocessen, fokuserar Rosetta@home och Folding@home på olika molekylära frågor. [19] Pande-labbet kan använda konformationstillstånden från Rosetta-mjukvaran i Markov-tillståndsmodellen som utgångspunkter för modellering i Folding@home. [20] Omvänt kan strukturförutsägelsealgoritmer förbättras med hjälp av termodynamiska och kinetiska modeller och provtagningsaspekter för att modellera proteinveckning. [21] [22] Således kompletterar Folding@home och Rosetta@home varandra. [23]

CIS-team i projektet

Ryska

• TSC! Ryssland (lagnummer 47191) är det äldsta och mest produktiva ryska laget i projektet.
• Ryssland (lagnummer 279).
• 22-talet (lagnummer 241477).
• PPRu (lagnummer 258709).

Anteckningar

1. ↑ Folding@home - Licens (nedlänk) . Hämtad 12 juli 2009. Arkiverad från originalet 16 juli 2011. (obestämd) 
2. ↑ 1 2 3 http://folding.stanford.edu/home/guide
3. ↑ https://www.freshports.org/biology/linux-foldingathome
4. ↑ Den 16 juni 2008 var det totala antalet projektdeltagare 1 006 595 användare (med 3 149 921 processorer ), medan 834 261 användare deltog i det närmaste SETI@home-projektet . Kapaciteten för båda projekten ( den 16 juni 2008 ) uppgick till 2577 (juli 2008) respektive 541 teraflops .
5. ↑ Bitcoin Hashrate-diagram . Hämtad 25 december 2017. Arkiverad från originalet 25 december 2017. (obestämd)
6. ↑ Folding@home - Papper . Hämtad 2 april 2020. Arkiverad från originalet 28 mars 2020. (obestämd)
7. ↑ Folding@home - Klientstatistik efter OS . Tillträdesdatum: 15 maj 2013. Arkiverad från originalet 28 november 2012. (obestämd)
8. ↑ Folding@home tar upp kampen mot COVID-19/2019-  nCoV . Hämtad 22 mars 2020. Arkiverad från originalet 28 augusti 2020.
9. ↑ Pandelab. Klientstatistik efter OS . foldingathome.org. Hämtad 10 maj 2019. Arkiverad från originalet den 8 april 2020. (obestämd)
10. ↑ NVIDIA uppmanar spelare att använda sina datorer för att bekämpa covid-19 . 3DNews - Daily Digital Digest. Hämtad 22 mars 2020. Arkiverad från originalet 17 mars 2020. (ryska)
11. ↑ Tusentals av dessa datorer bröt kryptovaluta. Nu arbetar de med  forskning om coronaviruset . CoinDesk (19 mars 2020). Hämtad 22 mars 2020. Arkiverad från originalet 22 mars 2020.
12. ↑ MTS-molnet kommer att stödja Folding@Home-projektet för att hitta ett botemedel mot det nya coronaviruset . ServerNews - allt från en värld av hög kraft. Hämtad 22 mars 2020. Arkiverad från originalet 20 mars 2020. (ryska)
13. ↑ Mer än 400 000 frivilliga gick med i sökandet efter ett botemedel mot coronaviruset genom Folding@Home-projektet . 3DNews - Daily Digital Digest. Hämtad 22 mars 2020. Arkiverad från originalet 22 mars 2020. (ryska)
14. ↑ Bitcoincharts | bitcoin nätverk . bitcoincharts.com. Hämtad 10 september 2019. Arkiverad från originalet 11 september 2019. (obestämd)
15. ↑ Anton Shilov. Folding@Home når Exascale: 1 500 000 000 000 000 000 operationer per sekund för covid-19 . www.anandtech.com Hämtad 27 mars 2020. Arkiverad från originalet 26 mars 2020. (obestämd)
16. ↑ På grund av projektets önskan att öka jobbstorlekarna och analysera längre proteinvikningstider, har systemets hastighet ett starkare inflytande på beslutet att porta klienten till en ny plattform än det möjliga antalet system som kommer att kopplas till projektet .
17. ↑ Lensink MF, Méndez R., Wodak SJ Dockning och poängsättning av proteinkomplex: CAPRI 3rd Edition  //  Proteins : journal. - 2007. - December ( vol. 69 , nr 4 ). - s. 704-718 . - doi : 10.1002/prot.21804 . — PMID 17918726 .
18. ↑ Gregory R. Bowman och Vijay S. Pande. Simulerad temperering ger insikt i Rosetta-poängfunktionen med låg upplösning  // Proteins: Structure, Function, and  Bioinformatics : journal. - 2009. - Vol. 74 , nr. 3 . - s. 777-788 . - doi : 10.1002/prot.22210 . — PMID 18767152 .
19. ↑ Gen_X_Accord, Vijay Pande. Folding@home vs. Rosetta@home . Rosetta@home- forum . University of Washington (11 juni 2006). Hämtad 6 april 2012. Arkiverad från originalet 4 augusti 2012. (obestämd)
20. ↑ TJ Lane (Pande-labbmedlem). Re: Kurs kornig proteinvikning på under 10 minuter . Folding@home . phpBB Group (9 juni 2011). Datum för åtkomst: 26 februari 2012. Arkiverad från originalet den 4 augusti 2012. (obestämd)
21. ↑ GR Bowman och VS Pande. Entropi och kinetiks roller i strukturprediktion  (engelska)  // PLoS ONE  : journal / Hofmann, Andreas. - 2009. - Vol. 4 , nr. 6 . — P.e5840 . - doi : 10.1371/journal.pone.0005840 . - . — PMID 19513117 .
22. ↑ Bojan Zagrovic, Christopher D. Snow, Siraj Khaliq, Michael R. Shirts och Vijay S. Pande. Native-like Mean Structure in the Unfolded Ensemble of Small Proteins  //  Journal of Molecular Biology : journal. - 2002. - Vol. 323 , nr. 1 . - S. 153-164 . - doi : 10.1016/S0022-2836(02)00888-4 . — PMID 12368107 .
23. ↑ Vijay Pande. Re: samarbeta med konkurrens . Folding@home . phpBB Group (26 april 2008). Datum för åtkomst: 26 februari 2012. Arkiverad från originalet den 4 augusti 2012. (obestämd)

Se även

• Vik det
• Frivilliga beräkningar
• BOINC
• Levinthals paradox

Länkar

• Officiell webbplats Arkiverad 21 september 2012.  (Engelsk)
• Ryska versionen av den officiella webbplatsen Arkivexemplar av 3 augusti 2008 på Wayback Machine
• "Världens första artificiella protein skapat"  - en artikel om framgången med Folding@home
• Jämförelse av biomedicinska distribuerade datorprojekt
• Kakao Stats  (engelska)  - detaljerad statistik om lag och deltagare.
• ExtremeOverclocking statistik Arkiverad 8 december 2007 på Wayback Machine  (engelska)  - detaljerad statistik om lag och deltagare.
• Sergei Vilyanov. Folding@home - en virtuell kamp för mänsklighetens bästa . 3DNews.ru (2 juni 2010). Hämtad 4 juni 2010. Arkiverad från originalet 6 juni 2010. (obestämd)

I sociala nätverk	Twitter Facebook
Foto, video och ljud	Youtube