Distribuované výpočty na moderních grafických kartách

Grafické karty většina z nás používá k sledování oblíbených filmů nebo hraní čím dál náročnějších her. Pojďme se ale podívat na trochu jiné využití. Grafické karty můžeme v domácích počítačích použít i pro vědecké účely, například pro simulace vývoje bílkovin, vývoje naší Mléčné dráhy nebo k nalezení matematických veličin.

Reklama

Distribuované výpočty na moderních grafických kartách

Vývoj dnešní výpočetní techniky dospěl do stádia, kdy ke zvýšení výkonu samotného procesoru pro domácí a kancelářské použití už není mnoho důvodů. Místo zvýšení výkonu samotného procesoru jde vývoj cestou vícejádrových procesorů s nižším taktem, ale s větším počtem jader na jednom čipu. Nejnovějším trendem je další miniaturizace a úspora ve spotřebě, ovšem výkon již prakticky nijak rapidně neroste. Důraz vývoje posledních let se soustředil spíše směrem ke zvyšování výkonu GPU (grafic processing unit) a tím i samotných grafických karet. Zde se hranice stále posouvají a tím i nároky na potřebný hardware. Není se proto čemu divit, že GPU v dnešních grafických kartách v mnoha ohledech předčí výkon klasických procesorů. Výkonem GPU nelze plně nahradit operace, které provádí CPU, lze však některé aplikace naprogramovat tak, že využívají právě potenciálu GPU. Po masovém rozšíření distribuovaných výpočtů využívajících miliony domácích počítačů a jejich CPU na přelomu tisíciletí zažívají tyto výpočty novou vlnu rozšíření právě tímto směrem.

Distribuované výpočty jsou vědeckým oborem, do kterého se může zapojit kdokoliv z nás a stačí mu k tomu dnes prakticky běžné vybavení domácnosti - počítač a připojení k internetu. Ve většině projektů distribuované výpočty fungují tak, že je náročná výpočetní práce rozdělena na spoustu dílků a ty jsou následně rozesílány na jednotlivé počítače, které si o ně řeknou. Po zpracování každého dílku jednotlivé počítače samy odešlou výsledná data zpět do centra projektu a tam dojde ke spojení výsledků opět do jednoho celku. Tímto způsobem je možné zpracovávat obrovská množství dat s minimálními požadavky na jednotlivé stroje, protože tyto dílky mají většinou jen malou velikost a výpočty trvají od několika minut do několika hodin. Projektů distribuovaných výpočtů je již více než sto s rozličným zaměřením a hned několik jich využívá i velkého potenciálu grafických karet.
Podrobněji se o distribuovaných výpočtech dočtete například zde >>>

Vysoce specializovaná jádra grafických karet by nebylo možné využít pro jiné účely než zobrazovací (filmy, hry atd.) bez instrukcí, které to umožnily. Proto světlo světa spatřila roku 2007 technologie CUDA (Compute Unified Device Architecture) od nVidia a Stream od ATI v roce 2008. CUDA podporuje různé jazyky a API, jako Fortran, OpenCL, C nebo DirectX Compute a je dostupná na nejpoužívanějších operačních systémech, jako je Linux, Windows a OS X. ATI Stream bylo nabídnuto široké veřejnosti poprvé v Catalystech verze 8.12. I tak se ale vývoj aplikací pro ATI potýkal s mnohými problémy. To bylo v prvé řadě způsobené absencí univerzálního rozhraní, přes které by klient mohl přistupovat ke grafické kartě. Některé z těchto potíží souvisejí s kompilátorem DirectX Microsoftu označovaným jako FXC, další s kompilátorem ovladače, nebo se vyskytly problémy přímo se samotným ovladačem. Veškerý vývoj by byl podstatně urychlen a usnadněn, kdyby existovalo nějaké univerzální či standardizované rozhraní. Taková obdoba Direct3D či OpenGL pro GP-GPU. Toto rozhraní ovšem zatím neexistuje, proto Stanfordská univerzita vyvinula v roce 2004 rozhraní Brook, což je rozšíření jejich vlastního programovacího jazyka C. Díky spolupráci se společností ATI je možné pomocí rozhraní Brook přistupovat k CTM - Close to Metal, což představuje rozhraní ATI pro GP-GPU. ATI Stream je ale také používána, záleží na programátorech jednotlivých projektů.

V poslední době se mluví o OpenCL (Open Computing Language) vytvořeném roku 2008 pod záštitou konsorcia Khronos. OpenCL je rozšířením OpenGL a je použitelná na ATI, nVidia, dokonce i na integrovaných grafických kartách Intel. Krom této univerzálnosti je výhodou možnost počítat složitější simulace díky rozšířeným možnostem programování. Mnohdy je považován za budoucnost počítání na grafických kartách.

Zatím není mnoho projektů, do kterých lze zapojit grafické karty. Majitelé karet ATI mají výběr dokonce ještě omezenější, než majitelé značky nVidia. Zjednodušeně řečeno - ATI má lepší HW, zato však nesmírně mizernou podporu pro vývojáře aplikací pro GPU, nVidia je na tom naopak (relativně horší HW, ale obrovská podpora). Podívejme se tedy podrobněji na všechny projekty, u kterých je GPU možné zapojit. I když projektů není zatím mnoho, konečné rozhodování nemusí být zrovna jednoduché.

Prvním projektem, který byl v distribuovaných výpočtech spuštěn na grafických kartách, byl v roce 2006 Folding@Home. Ten patří v současnosti mezi nejznámější a také nejvýkonnější distribuované projekty. Provozuje ho Stanfordská univerzita a výzkum probíhá v oblasti struktury bílkovin. Projekt slouží k nalezení léků na Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu, některé druhy rakoviny a lidskou formu BSE – nemoci šílených krav. Výzkum je zaměřen na tvorbu a rozpad bílkovin na základě mRNA, což je jednovláknová nukleová kyselina vznikající při transkripci DNA. I sebemenší odchylky ve stavbě bílkoviny mohou vést ke vzniku některého ze jmenovaných závažných onemocnění.

Stanfordská univerzita spolupracovala s producentem grafických čipů ATI a výsledkem byl GP-GPU klient, který byl schopen příslušné vědecké výpočty provádět na aritmeticko-logických jednotkách grafického čipu, známých jako pixel shadery. Dne 2. října 2006 byl klient vypuštěn k veřejnému beta testu. Během pouhých 9 dní od svého vypuštění bylo dosaženo výpočetního výkonu 31 tera FLOPS za pomoci pouhých 450 grafických karet řady Radeon X1900. Tento výkon 70x převýšil tehdejší přínos procesorů osobních počítačů a jen potvrdil obrovskou převahu grafických karet ve výpočtech s plovoucí desetinnou čárkou. Máte možnost zapojit jak ATI, tak kartu nVidia. Jedním z výsledků je sedmisetnásobné zrychlení výpočtů na GPU oproti počítání na CPU. To je ohromná síla a tím se také nabízí možnost poslat na grafické karty náročnější jednotky a jednotky, které je zapotřebí vrátit v krátkém termínu. U ATI je možné zapojit karty od série X2xxx (jádro R6xx), přičemž musí být instalovány minimálně Catalysty verze 8.7. Karty X1xxx je možné zapojit jen se starší verzí GPU klientů. Osobně mohu poznamenat, že počítat na integrovaných grafikách není příliš vhodné. Výkon je srovnatelný s klasickým CPU klientem. Na HD3300 jsem dosáhl 400PPD (Points Per Day), na HD4670 je průměrný výkon 1400PPD. Dostupný maximální výkon ATI je dosažen s ATI HD5870, a to průměrně 5000PPD. Záměrně píši průměrně, protože každý z podprojektů je jinak bodově ohodnocen a jinak časově náročný. Co se týká karet nVidia, lze použít jakékoli, které zvládají technologii CUDA. Konkrétně od série 8 s použitím driverů minimální verze 177.35. Karty nVidia jsou pro Folding mnohem vhodnější, podávají podstatně větší výkon než konkurenční ATI. NVidia 9600GT podává srovnatelný výkon s ATI HD4870 a to 3300PPD. Nejvyšší výkon je schopna podat nVidia GTX480, podle předběžných výsledků až 16000PPD. Již nějakou dobu se v aktualitách zmiňuje, že pomalu končí testování nové verze jádra pro nVidia. Toto nové jádro by již nemělo počítat pomocí technologie CUDA, ale mělo by již používat OpenCL. Zkušební podprojekty jsou již běžně dostupné. Pro ATI je zatím toto jádro nedostupné, ale usilovně se na něm pracuje. Po uvolnění a uvedení do plného provozu můžeme být zvědavi, jak si bude nVidia vést ve výkonech oproti ATI. Jádro pro oba výrobce karet bude totiž stejné. Grafické karty lze provozovat pod operačními systémy Windows a Linux. U Linuxu je ale situace horší, oficiální aplikace neexistuje, existuje však možnost použít WINE Wrapper. Přes něj lze GPU aplikaci rozběhnout.

Folding má na svém kontě 72 publikovaných výsledků, které jsou z oblasti objevů v biologii i pokroků v simulacích, dále pak i několik dalších ocenění v této oblasti výzkumu. Jako příklad snad postačí, že se podařilo sledovat a včas utlumit mutace ptačí chřipky na jiné živočišné druhy než jen ptáky. Výzkumníci zkoumají mutaci viru, která způsobuje přenos mezi živočišnými druhy.

Druhým projektem, do kterého bylo možné zapojit grafickou kartu, byl projekt GPUGRID v systému BOINC. Ten spustil GPU aplikaci v červenci 2008. Projekt je zaměřen na výpočty v oblasti biologie a biomedicíny. Konkrétně studuje charakteristiku biomolekul, jejich vzájemné ovlivňování a dynamické chování. Úlohy můžete počítat pouze na kartách nVidia. Doporučeny jsou GTX 260, 275, 280, 285, 295 a Tesla 10. Testování a optimalizace pro karty GTX4xx je v plném proudu. Vedle těchto karet lze však použít jakoukoli jinou, která zvládne technologii CUDA. Pracuje se i na možnosti zapojit karty ATI, ale to je prozatím ve fázi testování. Pořád je nedostatečná podpora ze strany ovladačů a výsledky mnohdy skončí chybou nebo je výpočet neadekvátně pomalý. Lze počítat pod operačními systémy Windows a Linux, ten však jen ve verzi 64bit.

Dalším z biologických projektů systému BOINC je The Lattice Project. Jedná se o projekt vědců z University of Maryland. Měl by tvořit jakousi základnu pro využití různých typů vědeckých aplikací. Tím je dána i velká odlišnost práce, a to jak nároky na hardware, tak i délkou výpočtu, která se může pohybovat od pár minut až po několik dní. Všechny výpočty budou součástí akademických vědeckých výzkumů a jsou financovány z grantů a státních dotací. Momentálními podprojekty jsou GARLI, HMMPfam a MARXAN. Na grafických kartách, konkrétně na nVidiích, lze ale počítat jen GARLI. Pojďme si jej tedy přiblížit i přes fakt, že naposledy byly pracovní jednotky ke stažení v dubnu 2009.
Fylogeneze nebo také fylogenetický vývoj je vývoj druhů organismů v historickém sledu ve smyslu evoluční teorie. Podle toho, jak se ubírala fylogeneze, se dnes tvoří stromy příbuznosti druhů. Fylogenetický strom ("strom života") je grafické zobrazení připomínající strom, jímž se znázorňují příbuzenské vztahy mezi různými biologickými druhy či jinými taxonomickými jednotkami, o nichž se předpokládá, že mají jednoho společného předka. Každé větvení (uzel) představuje hypotetického posledního společného předka. Každá větev znamená jednu evoluční linii, na jejímž konci jsou dané taxony. Podle stupně příbuznosti dílčích taxonů se rozeznává polyfyletický, parafyletický a monofyletický taxon. Projekt se zabývá právě sestavováním těchto fylogenetických stromů, prostřednictvím analýzy nukleotidů a aminokyselin. Momentálně probíhá výzkum druhu Lepidoptera, tedy motýlů a můr. Musím ale upozornit, že je poněkud náročnější než ostatní. Je upozorňováno na větší zatížení RAM, a to 0,3-1,2 GB na jednu jednotku, takže počítač, na kterém budete počítat, by měl mít minimálně 3 GB RAM, optimálně celých 4 GB.

Posledním projektem z oblasti biologie, který již vypustil práci pro GPU, je DrugDiscover@Home. Jedná se o výzkumný projekt, který se snaží modelovat sloučeniny, které by mohly být využity při výrobě nových léků. Projekt je v alfa fázi a nemá formální vztahy s vysokými školami ani s farmaceutickým průmyslem. Pracovní jednotky v poslední době nejsou k dispozici. Pokud jsou, můžete je spočítat pomocí grafických karet nVidia. Usilovně se pracuje na vývoji aplikace pro ATI, ovšem s obdobnými výsledky, jako v projektu GPUGRID.

SETI je jedním z prvních projektů v oblasti distribuovaných výpočtů vůbec. Zahájení ostrého provozu se datuje na květen roku 1999. Aplikace pro grafické karty byla však spuštěna mnohem později. SETI se skládá ze dvou podprojektů, prvním je SETI@home Enhanced. Ten je asi znám velmi dobře. Cílem je objevit signály umělého původu, které by odhalily přítomnost mimozemské civilizace ve vesmíru. K zachycení přicházejících signálů se využívá největšího nepohyblivého radioteleskopu na světě v portorickém Arecibu s průměrem talíře 306 m. Signály zachycené radioteleskopem se ovšem skládají převážně z rádiového šumu. Toto rušení je tvořeno signály z pulzarů a kvazarů ve vesmíru, televizním a satelitním vysíláním, případně radarovou navigací. Důkladná analýza zachycených signálů proto vyžaduje obrovský výpočetní výkon, který se stal dostupným až s příchodem distribuovaných výpočtů. Zde můžete pomoci prostřednictvím karet nVidia. Automaticky je nabízena nativní aplikace pouze pro Windows 32bit. Stáhnout lze ale i optimalizované aplikace, které podávají mnohem větší výkon než standardně nabízené. Doposud nebyl žádný prokazatelný signál od mimozemské civilizace odhalen a vědeckými metodami potvrzen.

Druhým podprojektem SETI@Home je Astropulse. Hledá velmi silné pulzy, které by pokryly široké pásmo. Jak tento signál cestoval mezihvězdným prostorem, kolidoval s hmotou, která mu přišla do cesty. To vedlo k relativnímu zpomalení nižších frekvencí oproti vyšším v efektu zvaném disperze. Pokud bychom věděli, kolik disperzí pulz obdržel, mohli bychom ho zpětnou úpravou vrátit do původní podoby. Protože ale netušíme, s jakým množstvím hmoty signál na své cestě k naší planetě kolidoval, musíme vzít v úvahu všechny možnosti, které ovšem vyžadují obrovský výpočetní výkon. Tímto způsobem bychom mohli zachytit také vypařující se černé díry, případně nové pulzary. Zde je nabízena možnost počítat jen na kartách ATI s tím, že po připojení si musíte stáhnout optimalizovanou aplikaci a tou přeinstalovat aplikaci staženou. Astropulse je oficiálně podporován jen na CPU, ale touto optimalizací zapojíte i GPU, nicméně i tak je využíváno jedno jádro CPU a kreditové ohodnocení je v porovnání se zapojením GPU do jiných, dříve zmiňovaných projektů minimální, až směšné. Aby nebylo negativ pro zapojení GPU málo, zmíním ještě fakt, že práce pro Astropulse je velmi málo. Vezmeme-li v úvahu počet připojených počtářů, dostanete jednotku opravdu jen zřídka.

Dalším je projekt MilkyWay@Home, který provozuje Rensselaer Computer Science Department. Zabývá se průzkumem a modelováním Mléčné dráhy. Je postaven na modelu oblohy zvaném Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ambiciózním projektu, jehož cílem je zmapovat co největší část oblohy. Do dnešního dne SDSS zmapoval asi čtvrtinu oblohy, přibližně 300 milionů objektů. Převažující všeobecná představa je v současné době taková, že Mléčná dráha ve skutečnosti pohltila vícero malých galaxií, s největší pravděpodobností se jedná o zbytky galaktických srážek. Tyto kolize nastaly v pradávných dobách a pokračují se sníženou intenzitou dodnes. Trpasličí galaxie v souhvězdí Střelce je jednou z nejbližších takových zničených galaxií přežívajících uvnitř té naší a je proto objektem primárního zájmu astronomů MilkyWay@Home. Momentálně je projekt ve stádiu modelování "plátků" či řezů oblohy. Šířka řezu je 2,5 stupně a program se snaží vytvořit výřez s rovnoměrnou hustotou hvězd odstraněním hvězdných proudů či ramen. Odstraněné hvězdné proudy mají zvětšené cylindrické rozložení (to znamená hustější v blízkosti středu proudu a řidší směrem k jeho okraji).

Z každé simulace (skládající se z mnoha pracovních jednotek) je tedy potřebné získat tři užitečné údaje/stavy:

Na obrázku složeném z pracovních jednotek s odstraněnými hvězdnými proudy by mělo zůstat rovnoměrně rozložené pozadí – pokud by tam zůstávaly nerovnoměrnosti, znamenalo by to, že nejsou správně vypočítané sférické parametry.
Vektory (směrování bodů v prostoru) by měly být soudržné (měly by mít vzájemnou souvislost) – proud hvězd by měl volně plynout prostorem.
Vektory náležící kolmé rovině by měly být co nejvíce paralelní, opět z důvodu, že proud by měl volně proudit prostorem.

Realizovány jsou už všechny tyto body. Hlavním cílem je nyní vylepšit existující postupy a údaje tak, aby měly vyšší přesnost. Za tímto účelem byla zkombinována úhrnem všechna data z modelu SDSS, z nich se odfiltrovaly výřezy, které jsou kolmé na hvězdný proud; důvodem je, že kolmé řezy se snadněji analyzují. Pomoci můžete zapojením karet ATI (pouze Windows) i nVidia (Windows i Linux).

Projekt Einstein@home se pomocí několika interferometrů obrovských rozměrů snaží zaznamenat a v další fázi zkoumat gravitační vlny ve vesmíru. Existenci těchto gravitačních vln předpověděl již před 100 lety Albert Einstein a na konci dvacátého století se tuto teorii podařilo nepřímo ověřit. Stále nám ale schází přímý důkaz a také to hlavní, možnost jejich zkoumání, díky kterému bychom se mohli nepřímo podívat do historie celého vesmíru zpětně až k velkému třesku. Je to možná neuvěřitelné, ale v gravitačních vlnách by se opravdu dalo číst téměř jako v knize, protože mají tu ojedinělou vlastnost, že i když jejich síla časem postupně polevuje, dají se po neuvěřitelně dlouhé době pomocí velice citlivých interferometrů zachytit. V těchto gravitačních vlnách je zaznamenána každá velká událost, která se v historii vesmíru stala.

Projekt kromě využití CPU, podporuje výpočty také na grafických kartách nVidia. Pokud povolíte ve svých nastaveních projektu počítání na GPU, automaticky se stáhne GPU aplikace. Ta je ovšem stejná, jako ABP2 CPU aplikace, pouze pro část výpočtů používá GPU. Obsadí se tedy celá CUDA a jedno jádro CPU. Výpočet se tím urychlí o přibližně 20%, což je na obvyklý výkon a využitelnost nVidia karet velká bída. Celkově se dá říct, že zatím je tato GPU aplikace asi nejhorší ze všech uvedených projektů.

Collatz Conjecture navazuje na ukončený CPU projekt 3x+1@home. Zabývá se metodou 3x+1, nazývanou také Collatz Conjecture, která provádí rozklad čísel. Čím je číslo větší, tím je rozklad složitější. Metoda spočívá v tom, že pokud máme číslo dělitelné dvěma a po dělení získáme celé číslo, dělíme jej znovu. Pokud celé číslo nedostaneme, vynásobíme jej třemi a přičteme jedničku. Tento postup aplikujeme do té doby, než se dostaneme k jedničce. Každé číslo by mělo být možné touto metodou rozložit, záleží pouze na počtu operací. Nu a zde se dostáváme k tomu oč v projektu jde. Ke každému číslu se snaží najít počet operací a zároveň potvrdit že jde takto rozložit opravdu každé číslo.
Základna projektu sídlí ve městě Wood Dale ve státě Illinois. Zajímavostí Collatzu je fakt, že spoléhá hlavně na grafické karty, konkrétně na ATI pod systémem Windows. Počtář může nechat BOINC manager stáhnout aplikaci automaticky nebo má možnost instalace aplikací, které dovolují vlastní úpravy prostředků a rychlosti výpočtu. ATI pod Linuxem je v tuto chvíli nabízena pouze pro stažení na 64bitovou verzi. Pro 32bit Linuxu je vedena jako experimentální a také je k dispozici jen pro stažení. Není tedy nabízena automaticky, ale je možné ji stáhnout a nainstalovat manuálně. Karty nVidia jsou na tom obdobně, automaticky jsou aplikace nabízeny pro systémy Windows, pro 32 a 64bitové verze Linuxu jsou dostupné pro stažení a manuální instalaci. U každého výsledku je uveden počtář, který číslo objevil a datum nálezu. Dosud největší počet operací měl nález ze srpna roku 2009.

Tento projekt s podporou grafických karet je nejnovější. Za jeho vznikem stojí jeden z prvních projektů distribuovaných výpočtů distributed.net. Již od roku 1997 se bylo možné do projektu zapojit prostřednictvím CPU mimo systém BOINC a nedávno byl formou wrapperu implementován do tohoto systému. Je tedy možné počítat jak pod BOINC, tak pomocí vlastních klientů. Zapojit je možné jak karty ATI, tak nVidia. GPU ATI jsou však na tomto projektu na výkonové špičce. Předmětem výpočtu je podprojekt RC5-72, který pracuje na 72-bitové variantě kódovacího algoritmu. Statistiky jsou společné jak pro počtáře v BOINC, tak na jejich vlastních klientech.

Projekt PrimeGrid se skládá hned z několika matematických podprojektů. První, který podporoval výpočty prostřednictvím grafických karet, nesl název AP26 Search a bylo potřeba si jej v nastavení svého osobního účtu na projektu povolit. AP26 Search hledal prvočísla, která od sebe dělí shodný počet běžných čísel, tedy například 3,7,11, která dělí od sebe shodně 3 čísla. Jde tedy o nalezení největšího množství prvočísel, která jsou od sebe v číselné řadě stejně vzdálená. Do doby spuštění projektu bylo nalezeno 25 takovýchto prvočísel a tak bylo hlavním úkolem najít ještě početnější číselnou řadu. Nejbližší další je posloupnost 26 prvočísel. Podporovány byly jen grafické karty společnosti nVidia a to bez dlouhodobějších výpadků v poskytování práce. V dubnu roku 2010 bylo AP26 nalezeno a projekt úspěšně ukončen.
Dalším podporovaným podprojektem pro GPU výpočty v projektu PrimeGrid se stal Proth Prime Search (Sieve). Jeho úkolem je hledání nevhodných kandidátů k a ⁿ, tedy taková k a ⁿ, pro která nemůže být výsledek k * 2ⁿ + 1 prvočíslo. Touto hrubou selekcí projekt výrazně sníží počet prováděných testů v podprojektu Proth Prime Search (LLR). Aplikace podporuje opět pouze grafické karty společnosti nVidia. Práce je dostatek, vytížení CPU minimální a bodové ohodnocení průměrné.

AQUA (Adiabatic QUantum Algorithms - adiabatické kvantové algoritmy) je výzkumný projekt komerčního charakteru provozovaný společností D-WAVE Systems, jehož cílem je odhadnout výkonnost adiabatických supravodivých kvantových počítačů s ohledem na rozmanitost problémů, které vznikají v oblastech od materiálového inženýrství (věda o vlastnostech a možnostech použití materiálů) až po uplatnění v praxi. Pojem adiabatický označuje termodynamický děj, při kterém nedochází k tepelné výměně mezi látkou a okolím. Děj probíhá při dokonalé tepelné izolaci, takže soustava žádné teplo nepřijímá ani nevydává. Za adiabatický lze pokládat takový děj, který proběhne tak rychle, že se výměna tepla s okolím nestačí uskutečnit. Do projektu je možno zapojit pouze grafické karty nVidia pod operačními systémy Windows s podporou 32bitové aplikace a Linuxu, kde jsou podporovány jak 32bitové, tak 64bitové verze. Výsledky doposud nejsou známy. Co se týká jednotek pro grafické karty, tak naposledy byly vydány v červnu 2009. Pro CPU jsou vydávány jednotky bez dlouhodobjších výpadků.

O projektu Hydrogen není mnoho informací a přísun práce často pokulhává. Někdy i měsíce není co počítat. Je to možná dané i tím, že projekt není pod žádnou univerzitou, společností, ani výzkumným ústavem. Hydrogen chce prostřednictvím BOINC provádět výzkum v oblasti výroby a zpracování vodíku. Když je práce, je možno ji spočítat na kartách nVidia pouze pod systémem Windows. Usilovně se pracuje na vývoji aplikace pro ATI, ovšem s obdobnými výsledky, jako v projektu GPUGRID.

Odkud stahovat?
Jděte přímo na stránky systému BOINC do Download, kde si klikněte na stažení klienta přímo pro váš operační systém.

Instalace
Máte tedy staženo? Tak klikněte na instalační soubor a začínáme instalovat. Návod byl sepsán pro verzi 6.10.58. Jiné verze se mohou trochu lišit, ale postup instalace a připojení k projektu jsou v globálu stejné.
Zde uvádím popis instalace pod operačním systémem Windows, verzi pro Linux naleznete v tomto článku. Minimální požadavky projektů pod systémem BOINC aktuálně zpracovává projekt WUProp@home na této stránce.

Spusťte instalaci.
Instalační program prohledává, zda již systém BOINC není na vašem počítači nainstalován.

Toto se vám zobrazí, pokud instalační program nalezne na vašem počítači již nějakou instalaci BOINC. Poté máte dvě možnosti, původní instalaci odstranit a poté nainstalovat BOINC znovu ,,Remove", nebo zaškrtnout ,,Repair" čímž zvolíte opravu současné instalace. Po volbě stiskněte ,,NEXT".

Tato hláška se vám zobrazí, pokud instalační soubor žádnou instalaci nenalezl. Pokračujeme ,,NEXT"

Následuje popis licenčních ujednání a pod ním volba, zda souhlasíte s daným ujednáním a chcete program nainstalovat ,,I accept the terms in the license agreement", nebo zda s podmínkami nesouhlasíte, to je volba druhá ,,I do not accept the terms in the license agreement". Pokud jste klikli na první položku a tedy souhlasili, tak instalace bude pokračovat dále stisknutím tlačítka ,,NEXT">, pokud jste zvolili volbu číslo 2 a tedy odmítli podmínky, tak stejnou volbou ,,NEXT"> instalaci ukončíte.

Na další obrazovce máte možnost si vybrat, kam bude program nainstalován. Automaticky je přiřazeno projektu umístění na obrázku, ale kliknutím na ,,Advanced", můžete danou cestu změnit a dostat se i k podrobnějšímu nastavení instalace.

Program directory - umístění samotného klienta
Data directory - umístění pro data projektů
Use BOINC Screensaver - možnost použití grafického výstupu projektů BOINC i jako spořiče obrazovky. Tato volba ale zároveň značně zpomaluje průběh výpočtů, takže je na vás, zda si ji zapnete. Pro výpočty na grafických kartách nedoporučuji.
Protected application execution - zaškrtněte tuto volbu, pokud budete chtít nainstalovat BM jako službu systému Windows. Pokud se ovšem chystáte zapojit do výpočtů grafickou kartu, tak tuto volbu nezaškrtávejte. Allow all users on this computer to control BOINC - pokud zaškrtnete tuto volbu, tak bude BM spuštěn u všech uživatelských účtů v systému a zároveň jej všichni tito uživatelé budou moci ovládat
Až vše vyberete, klikněte opět na ,,NEXT">.

Na další obrazovce je potvrzení že již všechny volby byly provedeny, klikněte tedy na ,,Install".

Následující obrazovka zobrazuje průběh instalace.

A nakonec potvrzení o dokončení instalace. Na této obrazovce je automaticky zaškrtnutá volba spuštění BOINC Managera, tak hurá do toho a klikněte na ,,Finish".

Připojení k projektu

Ihned při prvním spuštění BOINCManagera na vás vyskočí okno k přihlášení do některého z projektů. Klikněte na ,,další".

Na této obrazovce si můžete vybrat ze seznamu projektů, do kterého se chcete zapojit. Pokud nevíte předem, do kterého z nich byste se chtěli zapojit, podívejte se do sekce projekty na webu Czech National Teamu. V této sekci naleznete nejen kompletní seznam projektů BOINC, ale také ke každému z nich základní popis a nejdůležitější odkazy, včetně odkazu pro připojení do týmu CNT. Projekty lze i filtrovat podle operačního systému nebo grafické karty. Stačí si kliknout na patřičný sloupec.
Vyberte tedy jednu z nabízených adres projektů, nebo vložte přímo adresu do řádku pod něj.
Já jsem pro příklad použil adresu k přihlášení do projektu Seti@Home.
Jakmile zadáte adresu projektu, klikněte na ,,další".

Chvilku to bude trvat, počítač se bude snažit přihlásit na server projektu pomocí adresy kterou jste zadali.

Pokud byla adresa zadána správně a server daného projektu nemá momentálně nějaký výpadek, zobrazí se vám tato stránka, kde si zvolíte zda již na daném projektu máte vytvořený účet, nebo chcete založit účet zcela nový.
Pokud účet ještě nemáte a zakládáte nový, musíte zadat e-mailovou adresu a 2x heslo, které musí mít minimálně 6 znaků.
Pokud už účet založený máte, stačí zadat e-mail a heslo na které byl registrován. Na jeden účet můžete takto připojit libovolné množství počítačů.
Až budete mít vše zadané, klikněte na ,,Další".

Pokud vše proběhlo v pořádku, zobrazí se vám potvrzení že jste byli připojeni k projektu.
Pokud jste zakládali nový účet na projektu, tak se vám po kliknutí na ,,Dokončit" automaticky otevře v internetovém prohlížeči stránka, kde bude možné účet pojmenovat a nastavit.

Zde si vytvořte své jméno (NICK), pod kterým bude váš účet pojmenován a zobrazován ve statistikách. Doporučuji toto jméno zadávat bez háčků a čárek, protože na většině serverů by při jejich použití docházelo k různým deformacím vašeho jména. Rovněž je dobré si vytvořit zcela originální jméno, jelikož jinak můžete mít problémy při svém hledání ve statistikách. Například Honzů je již v Czech National Teamu několik.
Dále je tu volba Země a nepovinný údaj je směrovací číslo.
Klikněte na ,,OK" a vše je hotovo.

Na další stránce již budete přímo v nastavení vašeho účtu na projektu.
Zde se můžete přihlásit například ke kterémukoliv týmu na projektu, při kterém vám jistě pomůže tento návod, či nastavit parametry vašeho profilu, změnit jméno, heslo, e-mail a podobné věci.
Pokud kliknete na možnost podrobnějšího nastavení výpočtů na projektu (například zde Einstein@home preferences), dostanete se k následujícímu nastavení.

Zde si můžete zvolit prostředky, které chcete projektu umožnit využívat. Tedy zda má využít váš CPU, GPU a někdy i podrobnější volby (třeba ATI GPU, nVidia GPU atd..). Zároveň si můžete povolit zasílání informačních e-mailů z projektu a další volby.

Takto vypadá Volitelný vzhled, který je v BM oficiálně od verze BM 5.8.xx.

V programu BOINC Manager jsou pro GPU výpočty nejdůležitější následující tři volby:

zrychlená volba zapínání a vypínání GPU výpočtů

Ve složce Pokročilé => Předvolby => Využití procesoru, najdete volby pro nastavení počítání na grafice i když je počítač používán a poté je třeba mít i nastaveno použití 100% procesorů.

Detailní popis programu BOINC Manager najdete v tomto článku.

Tak a to je vše. Připojili jste se do projektu a případně i do některého z týmů. Tento proces lze opakovat u vícero projektů a tak na jednom počítači zpracovávat vícero projektů. Nezapomeňte se ale potom na všech těchto projektech připojit do týmu kterému budete chtít pomoci, třeba zrovna do našeho Czech National Team. Toto připojení není automatické, musí se provést na každém projektu do kterého se zapojíte zvlášť.
Účast v týmu nemá žádný vliv na váš soukromý účet, pouze to co zpracujete jako člen některého týmu, se automaticky přičítá i do jeho statistik a kdykoliv můžete z jakéhokoliv týmu odejít. Váš účet tím nijak neutrpí a stále zůstane stejný. Doporučuji tedy pomoci některému z týmů tím, že se do něj zapojíte, vás to nic nestojí a týmu to moc pomůže.

1) odinstalování starých ovladačů

v přehledu nainstalovaných programů najdeme původní ovladače a klikneme na "Změnit" (či odinstalovat)

nejlepší je "rychlé odebrání", systém by měl poznat sám, co je třeba odstranit

o úspěšném odebrání budete informováni

2) zjištění operačního systému

pokud to náhodou nevíte, jděte do informací o systému

3) zjištění grafické karty v programu GPU-Z

Bez upřesnění modelu grafické karty nelze zvolit stažení a instalaci správných ovladačů. Proto je třeba zjistit, jakou grafickou kartu vlastně ve svém počítači máte.

4) stažení ovladačů grafické karty

Jděte na stránky www.AMD.com a všimněte si pravého rámečku pro stažení ovladačů. Zde vyberte správný model a operační systém.

potom zadejte místo pro uložení

5) instalace ovladačů grafické karty

klikněte na instalaci

a dejte počítač restartovat

6) zjištění nastavení monitoru v systému

po správné instalaci, by jste měli mít možnost si volit velké rozlišení i další důležité věci

7) správné nainstalování ovladačů grafické karty

Při spuštění BOINC Manageru by mělo dojít k detekci grafické karty a tedy i možnosti ji k výpočtům využít.

V případě potíží se zprovozněním, klikněte na tento diagram.

1) odinstalování starých ovladačů

v přehledu nainstalovaných programů najdeme původní ovladače a klikneme na "Změnit" (či odinstalovat)

stačí jen potvrdit volbu

2) zjištění operačního systému

pokud to náhodou nevíte, jděte do informací o systému

3) zjištění grafické karty v programu GPU-Z

Bez upřesnění modelu grafické karty nelze zvolit stažení a instalaci správných ovladačů. Proto je třeba zjistit, jakou grafickou kartu vlastně ve svém počítači máte.

4) stažení ovladačů grafické karty

jděte na stránky www.nvidia.com a klikněte na záložku "DOWNLOAD DRIVERS"

vyberte správný model grafické karty a operační systém

potom zadejte místo pro uložení

5) instalace ovladačů grafické karty

klikněte na stažený soubor pro instalaci a po ní počítač restartujte

6) zjištění nastavení monitoru v systému

po správné instalaci, by jste měli mít možnost si volit velké rozlišení i další důležité věci

7) správné nainstalování ovladačů grafické karty

Při spuštění BOINC Manageru by mělo dojít k detekci grafické karty a tedy i možnosti ji k výpočtům využít

V případě potíží se zprovozněním, klikněte na tento diagram.

Tato část návodu už slouží pouze jako perlička pro zvědavce nebo pro ty z vás, kteří mají na základní desce dva a více PCI-E slotů a je pro vás jednodušší přidat další kartu, než tu starou prodat za nízký peníz a kupovat za drahé novou. Pokud nesplňujete ani jednu z kategorií, stejně vám nic nebrání si přečíst zase kousek něčeho nového, co by vám mohlo v budoucnu ušetřit spoustu času. S vhodně zvolenými ovladači je instalace pro dvě grafické karty různých výrobců otázka několika minut.
Základem úspěchu je ovšem instalace systému Windows 7!

1) Zálohujte si složku „ProgramData/Boinc/“.

Stačí ji zkopírovat kamkoliv jinam. Pak odinstalujte starou verzi BOINCu a smažte složku, kterou jste zálohovali. Nepřijdete pak při testování o rozpočítané jednotky.

2) Odinstalujte veškeré grafické ovladače ATI i nVidia.

3) Pečlivě si zvolte, která grafická karta bude v jakém PCI-E slotu.

Lepší je, když ta s horším chlazením je ve spod a má tak odkud nasávat vzduch. Nezáleží, která grafická karta bude v jakém slotu, klidně v druhém slotu může být grafika, ke které bude připojen hlavní monitor.

4) Připojte ke grafickým kartám monitor/dummy plug a nabootujte do systému.

připojení dummy plugu

Není to v tomto kroku nutné, systém by měl i tak detekovat dvě karty, ale pro další postup se tím vyhnete zbytečným komplikacím.

5) Nainstalujte ovladač pro kartu, která je připojena k hlavnímu monitoru.

Po nainstalování restartujte systém a nainstalujte ovladač pro druhou kartu. Doporučuji nainstalovat první Nvidia ovladač a pak ATI, není to nutné, ale z testování se to nejvíce osvědčilo. Pak opět následuje restart systému. Zde důležitá informace - verze ATI Catalyst musí být 10.3 - s jinou verzí se nepřipojí BOINC Manager ke klientovi. Na verzi BOINCu a verzi ovladače pro Nvidia grafickou kartu nezáleží. Kvůli chybě obsažené v Catalystech 10.4 10.5... , se nespustí BOINC Manager a tedy ani výpočty. Verze 6.10.58, by tento problém měla mít opravený, ale bez detekce ATI karty. Naběhne pouze s Nvidia kartou.

6) Ve vlastnostech zobrazení nastavte hlavní monitor.

Hlavní monitor bude zobrazovat plochu a na druhém monitoru plochu rozšiřte. Nastavení lze provést i s neaktivním monitorem, ale systém neaktivní kartu odpojí a BOINC ji tak nedetekuje. Ke kartě musí být připojen monitor/dummy plug.

7) Nainstalujte novou verzi BOINCu a restartujte systém.

Pokud BOINC po najetí detekuje dvě grafické karty, tak se vše povedlo. Pokud se vyskytl problém, doporučuji přehodit hlavní monitor na druhou grafickou kartu. Po úspěšném detekování dvou karet ukončete BOINC.

8) Složku „ProgramData/Boinc/“ smažte a nahraďte ji tou, kterou jste si zálohovali a spusťte znovu BOINC.

BOINC po najetí detekuje dvě karty, v úlohách uvidíte rozpočítané úkoly a zůstane vám veškeré nastavení. V logu by se ještě měla objevit zpráva např. „BOINC Version 6.6.19 -> 6.6.58“. Na závěr si zkontrolujte v nastavení zda BOINC využívá všechna jádra a počítá přes grafickou kartu i když pracujete s počítačem. Nové verze mají více nastavení, které ve staré verzi ještě nejsou a tak je potřeba to nastavit.

9) Gratuluji, nyní můžete provádět výpočty na dvou grafických kartách.

Distribuované výpočty urazily obrovskou cestu rozvoje a v mnoha oblastech si musely zasloužit své dnešní renomé. Za většinou projektů naštěstí stojí světové univerzity a skutečný vědecký potenciál. Výsledky tak je možné precizně zpracovávat, publikovat a posouvat vývoj neustále kupředu. Kdo by si ještě před pár lety pomyslel, že bude možné na domácím počítači simulovat srážky částic v urychlovači velikosti LHC, modelovat vývoj klimatu na desítky let dopředu, vypočítávat oběžné dráhy vesmírných těles, která hrozí srážkou se Zemí, nebo například zkoumat vývoj a historii naší galaxie - Mléčné dráhy. To je jen střípek z celkem již více než 100 dnešních projektů distribuovaných výpočtů, do kterých jsou zapojeny statisíce lidí na světě a do nichž se může připojit kdokoliv z nás.
Rozvoj výpočtů na grafických kartách dává distribuovaným výpočtům novou mocnou zbraň. Zbraň, která již nyní výzkum několika projektů posouvá mnohem rychleji kupředu, než kdyby byly odkázané pouze na výkon CPU. Z dlouhodobého hlediska je v této oblasti obrovský potenciál využití a jistě se dočkáme spousty projektů, které budou schopny využívat pro výpočty jak CPU, tak i GPU. Vždyť obrovský výkon se dnes již neskrývá pouze v sálových superpočítačích, ale s modernější grafickou kartou jej má ve své domácnosti leckterý z nás. Když už jej doma (nebo v práci) máme, tak je škoda jej nechat pouze stárnout a ztrácet na hodnotě. Stačí jen chvilka a tento výkon je plně využitý pro dobro celého lidstva a ruku na srdce - takovou jednoduchou instalaci dnes zvládají i malé děti.

Nejčastější otázky a odpovědi na ně

Otázka: Jakou grafickou kartu mohu využít pro GPU výpočty ?
Odpověď: Pokud nevíte, kterou grafickou kartu máte v počítači, tak doporučuji stáhnout program GPU-Z. Program zjistí, jakou grafickou kartu máte a jaký grafický ovladač máte nainstalovaný. Poté na stránkách výrobce zjistíme, zda je grafická karta podporovaná pro výpočty. Grafická karta od firmy ATI musí podporovat ATI Stream a grafická karta od firmy Nvidia musí podporovat CUDA.

Otázka: Co musím nainstalovat, abych mohl zapojit grafickou kartu do výpočtů ?
Odpověď: Jediné, co stačí jsou grafické ovladače a program BOINC Manager. Pro ATI je nejlepší volba ATI Catalyst 10.3+ a pro Nvidia karty se doporučuje ForceWare 257.xx a výš. Pokud je to možné, vždy počítejte s aktuálními grafickými ovladači. Vyvarujete se pak problémům s určitými projekty, které pravidelně aktualizují aplikace.

Otázka: Jaký zvolit projekt, který nejlépe využije mojí grafickou kartu ?
Odpověď: Na stránce přehledu projektů Czech National Teamu lze snadno zjistit, které projekty podporují grafické karty ATI a které nVidia. Některé projekty podporují oba výrobce, jako například DNETC, MilkyWay a Collatz.

Otázka: Vzroste spotřeba počítače při zapojení grafické karty do výpočtů ?
Odpověď: Ano, spotřeba se zvýší. Pokud běžně pracujete v 2D režimu a používáte počítač jen k internetu, tak se spotřeba zvýší znatelně, protože při výpočtech se grafická karta přepne do 3D režimu, kdy pracuje na mnohem vyšších taktech. Například Nvidia GTX260 má běžnou spotřebu v 2D do 75W, v 3D režimu může být spotřeba i 160W. Vyšší spotřebu omluví mnohem vyšší výkon, kterému se žádný procesor nemůže rovnat. Výkon grafických karet je na stejném projektu většinou i 10x větší, než při výpočtu na CPU a v tomto poměru je nárůst spotřeby velice malý.

Otázka: Mohou mi výpočty přes grafickou kartu zpomalit odezvu počítače, popřípadě zpomalit výpočty přes CPU ?
Odpověď: Ano, mohou. I když počítáte přes grafickou kartu, tak vykonávání programu má stále nějakou režii. U každého projektu a grafické karty je to ale různé. Zátěž se může pohybovat od 3 % až po 50 % CPU. Toto číslo znamená průměrnou zátěž na jedno jádro procesoru.

Otázka: Výpočty přes GPU probíhají pouze, když na počítači nepracuji a nemohu zjistit proč.
Odpověď: Změnit to můžete v BOINC Manageru v položce „pokročilé/předvolby“. Zde musíte zaškrtnout položku „Používat GPU pro výpočty, i když je počítač používán“.

Otázka: Který projekt zvolit tak, aby můj PC stíhal odesílat výsledky včas?
Odpověď: Grafické karty zpracovávají jednotky většiny projektů v řádu několika minut. Výjimkou jsou projekty GPUGRID a Einstein pro grafické karty nVidia, které ale také zaberou výpočetní čas maximálně několika hodin. Všechny jednotky mají zároveň lhůtu pro odevzdání výsledků nastavenou na minimálně 1 týden, takže pro běžný počítač není problém i s hodinovým provozem denně je zpracovat. Vše záleží ale zároveň na výkonu konkrétní grafické karty a době používání počítače. Lze si vybrat projekt určitě i podle nejkratší délky výpočtu a být tak bez obavy, že nestihnete odevzdat práci v čas.

Otázka: Proč bych se měl připojovat k nějakému týmu, co tím získám?
Odpověď: Počtář vstupem do týmu nezíská nic, stane se prostě součástí větší komunity, ze které může zase kdykoliv vystoupit, tato volba je na každém jednotlivci. Pro tým jsou počtáři důležití, jelikož čím více výkonu má tým, tím je na tom lépe v celkovém součtu a v tabulkách. Zároveň je to velká podpora pro další propagaci distribuovaných výpočtů, kterou se mnohé týmy zabývají. Například u nás Czech National Team ročně vydává několik článků o projektech, i všeobecných o problematice distribuovaných výpočtů, o nových možnostech, pořádá republikové srazy a další činnosti. Díky podpoře svých členů mají tyto aktivní týmy stále motivaci ve své dobrovolné a neziskové činnosti pokračovat a mají z toho radost. Zapojení do týmu vás jako počtáře nic tedy nestojí, ale v návaznosti na další věci pomáháte rozvoji samotných distribuovaných projektů v naší republice.
To že je český národní tým (Czech National Team) v současné době pátým týmem v systému BOINC na světě, je zároveň obrovskou propagací naší republiky ve světě. Ukazuje to, že i u nás lidé dokáží táhnout za jeden provaz a celkový počet přesahující 9000 členů, je toho důkazem.
Otázka: Výpočty prováděné grafickou kartou končí chybou, vyzkoušel jsem vše a stále si nevím rady.
Odpověď: Pokud nezabralo přeinstalování ovladačů (pro Nvidia karty doporučuji ovladače 257.xx a pro ATI karty ovladač Catalist 10.3) a ani nezabralo odpojení od projektu a znovu připojení, tak je na čase otestovat samotnou grafickou kartu. Nejlepší je si stáhnout jakoukoliv verzi 3D Marku a zkontrolovat pokud se neobjeví při testech artefakty. Pro grafické karty Nvidia od jádra G80 a novější je program G80 Memtest, který otestuje přímo paměti grafické karty. Pokud zjistíte nějaké problémy tak zkuste snížit takty, nebo pokud máte kartu přetaktovanou, tak přetaktování zrušte a zkuste znovu vyzkoušet, jestli se výpočet provede správně.

Otázka: Grafickou kartu nedetekuje BOINC, co s tím ?
Odpověď: Zde může existovat hned několik příčin, jednou z nich je stará verze BOINC Manageru, zde počítejte s verzí 6.10.18 (nebo vyšší), která detekuje grafické karty obou výrobců ATI&Nvidia. Dále může být problém v nesprávné instalaci ovladačů. Nebo není ke grafické kartě připojen monitor/dummy plug a z tohoto důvodu může být grafická karta v systému deaktivovaná.

Otázka: Co to je dummy plug ?
Odpověď: Malé udělátko, které funguje jako umělá zátěž připojeného monitoru. Na přiloženém obrázku si můžete prohlédnout, jak to vypadá. Zde se můžete kouknout podrobněji, jak se takové udělátko dá vyrobit a co k tomu potřebujete.
Otázka: Co znamená hlavní monitor a kde to mohu změnit ?
Odpověď: Na ploše stačí pravým tlačítkem kliknout a objeví se vám tabulka, kde stačí znovu kliknout na vlastnosti/Rozlišení zobrazení. Zde už stačí rozeznat monitory a identifikovat je, pokud systém najde více monitorů, systém vám nabídne jaký monitor chcete používat jako hlavní. Hlavní monitor má za úkol zobrazení plochy s ikonami a vyskakujícími okny. Druhý monitor zobrazuje druhou plochu, kam si můžete odkazovat například film, Excel tabulku a podobně.

Otázka: Vše mám nainstalováno správně, ale BOINC Manager se nemůže připojit ke klientovi a po chvilce se vypne, co s tím ?
Odpověď: Problém způsobují ATI Catalyst ovladače. Odinstalujte je a nainstalujte je znovu, nebo zkuste nainstalovat jinou verzi. Nejlepší a vyzkoušená verze je 10.3, pokud chcete novější verzi, klidně ji zkuste, nic tím nezkazíte, odinstalovat se to dá vždy.

Otázka: Potřebuji stálé připojení k internetu?
Odpověď: Nepotřebujete a nepotřebujete ani nijak rychlý internet. Největší balíky dat se stahují při prvním přihlášení k projektu (většinou několik MB). Potom už se stahují jen samotné jednotky a odesílají zpracovaná data a to je většinou otázka spíše stovek kb. Také si lze nastavit jen časové období kdy bude mít který den BOINC Manager k internetu přístup a také jakou rychlostí maximálně může stahovat, nebo odesílat. Připojení k internetu tedy potřebují samotné projekty pouze k odevzdání hotové práce a stažení nové. To stačí i jen jednou za den, nebo i týden. Záleží na výkonu počítače a době jeho provozu.

Otázka: Když bude počítač stále vytížen, neporouchá se dříve?
Odpověď: Při špatném chlazení opravdu může docházet k přehřívání některých dílů počítače, ale to jen u špatně sestavených strojů. Každý počítač by měl mít dostatečně dimenzované chlazení na non-stop provoz a plné zatížení. Většina z PC dílů má zároveň v sobě čidlo, které přehřívání nedovolí. Některé díly restartují počítač, jiné zpomalí svou činnost, aby tak zatížení snížily, ale závada vlivem využití potenciálního výkonu by v žádném případě neměla nastat. Pro ty kteří se zapojit do výpočtů chtějí, ale zároveň mají obavu, nebo u nich opravdu dochází k problémům s chlazení, lze nastavit maximální vytížení distribuovanými výpočty. Přímo v programu BOINC Manager dnes již lze nastavit kolik procent celkového výkonu má být poskytováno a kolik % celkového času spuštění má být využito. Tím si lze regulovat nejen zatížení počítače a jeho případné zahřívání, ale i vlivem odpadního tepla se někdy více točící a hlučnější hlazení.

Otázka: BOINC často vydává nové verze klientů, musím je stále aktualizovat?
Odpověď: Aktualizace klienta v podstatě není nutná, pokud s tím, kterého jste si nainstalovali nemáte žádné potíže. V klientech dochází vesměs k minimálním změnám, jako reakce na problémy některých počtářů a na jejich nové nápady na vylepšení. Dále se v nových klientech aktualizují národní překlady a doplňují projekty, takže nemusíte jejich adresu přímo zadávat a jednoduše jej vyberete ze seznamu. Shrnul bych to asi tak, že když si přeinstalujete klienta jednou ročně, nějaké drobné změny si všimnete, ale třeba na výkon to žádný vliv nikdy nemá.

Otázka: Co když budu zpracovávat data v projektu skrytá, která se ho vůbec nebudou týkat, nebo si na výsledcích někdo namastí kapsu?
Odpověď: Ano i takovéto domněnky panují ve veřejném mínění. Běžně se hovoří o lámání různých armádních šifer, či výpočtů dráhy jaderných raket atd. Mohl bych odpovědět jednou větou, jsou to nesmysly. Zdrojové kódy systému BOINC i některých projektů jsou otevřené a volně k dispozici a tak je vyloučeno, aby se mohly výpočty zneužít pro něco jiného, než jsou skutečné cíle projektu. Pokud nejste programátor a neumíte si zdrojáky prohlédnout (asi většina z nás), tak doporučuji si vybírat projekty hlavně podle jejich zřizovatele. Slavné instituce (například CERN, BBC, Computer Centre of the Institute of High Energy Physics, IBM...), nebo univerzity (Berkeley, University of Cambridge, Chinese Academy of Sciences, El Paso & Scripps (TSRI), Laboratoire de Biochimie (UMR CNRS 7654), by si nemohly dovolit skandál se zneužitím dobrovolného poskytování výkonu obyčejných lidí a ani by jim to za to nestálo. Projektů je již více než sto, takže je určitě z čeho vybírat i s ohledem na jejich zázemí.
To že na výsledcích výzkumů ve finále někdo vydělá, je skoro první co každého napadne (alespoň u nás). Přece nikdo ve finále nebude rozdávat zdarma šifrovací programy, léky, detektory seismické činnosti Země a podobné věci? To opravdu nebude, ale musíme si uvědomit, že jsme jen jednou z velmi důležitých součástí v celém procesu. Na začátku musí někdo vymyslet zaměření projektu, zřídit mu zázemí technické i lidské a až potom se k němu lidé připojí a dobrovolně pro něj poskytnou svůj výkon. Následně někdo musí výsledky zpracovat a vytvořit z nich finální produkt, nebo vědeckou zprávu. Pokud jde o pokroky v oblasti vědy, tak na těch nikdo nezbohatne, jelikož všechny projekty poskytují výsledky veřejně všem k dispozici, protože na jejich výzkumu pracovala veřejnost. Když těchto veřejně přístupných výsledků někdo využije ke stavbě nějakého zařízení, k výrobě léků, nebo něčemu jinému, už s tím má další velké náklady a výsledný produkt logicky nebude dávat nikomu zdarma. Například u léků jsou náklady na finální výrobu a testování tak obrovské, že se tomu snad nikdo ani nemůže divit.
To hlavní oč v distribuovaných výpočtech jde, je samotný pokrok v dané oblasti vědy. Pomáháme v pokroku tam, kde bychom se jinak dočkali výsledků o mnoho let později, nebo třeba nikdy, jelikož by nikdo výpočetní čas na superpočítačích pro daný vědecký nápad nezaplatil. Pomáháme například urychlit vývoj léků a je dost možné, že třeba zrovna někomu z rodiny takto zachráníme jednou život. Výpočetní čas na superpočítačích je velice drahý a stojí na něj dlouhý pořadník. Vlastní superpočítače a jejich provoz si většina institucí a univerzit nemůže dovolit a tak jsou distribuované výpočty jedinou jejich možností, jak svou myšlenku ověřit, vyvrátit, nebo rozvíjet dál. Neměli bychom hledat ve všem chamtivý zisk a zneužití, distribuované výpočty jsou dobrovolná činnost a tu si jen tak někdo zneužít netroufne. Za těch téměř dvacet let jejich existence alespoň k takovému případu nedošlo.

Otázka: Existují již nějaké konkrétní výsledky distribuovaných výpočtů?
Odpověď: Výsledků je za ta léta spousta. Dají se v základu rozdělit na tři druhy - dílčí výsledky na které navazují další výpočty pro postup ve výzkumu, finální výsledky a zjištěná slepá cesta výzkumu.
Dílčích výsledků je asi nejvíce ale jsou obrovsky důležité. Pokud například prostřednictvím výpočtů zredukujeme při výzkumu léků možné kombinace účinných látek z několika milionů na tisíce, je další podrobný výzkum přímo v laboratořích reálný a relativně rychlý. Bez této redukce výpočty by výzkum byl jen hledáním jehly v kupce sena. Dalšími dílčími výsledky jsou například prvočísla, kterých se denně v různých projektech různými metodami najde hned několik a která pomáhají v zabezpečování dat v bankovnictví, státní správě, ale i v domácnostech. Dílčími výsledky jsou modely předpovědi klimatu na Zemi v dalších desetiletích. Modelů je spousta a zkouší se různé vlivy a reakce prostředí na ně. Nezkoumá se tedy pouze konkrétní jeden model, ale zároveň modelování slouží k pochopení různých vlivů na celkové klima Země z dlouhodobého hlediska. Těchto příkladů je celá řada a dílčí výsledky jsou tedy každodenním přínosem distribuovaných výpočtů k lidskému poznání a pokroku.
Finálních výsledků již je mnohem méně, ale rozhodně jich není málo. Uvedu opět několik příkladů. V biologii je to například zkoumání desítek tisíců lidských bílkovin u kterých známe funkci pouze omezeného počtu z nich. Jelikož však již známe kompletní lidský genom (tedy posloupnost nukleotidů a genů), úkolem hned několika projektů je na jeho základě vypočíst tvar a z něho přímo vyplývající funkci těchto proteinů v našem organismu. Výsledky jsou zdarma odevzdávané do obecné vědecké databáze, ze které mohou čerpat všechny výzkumné týmy ve světě. Velká databáze proteinů se známým tvarem a funkcí umožní mnohem rychlejší vývoj účinných léků. V oblasti astronomie jsou to například nalezené rotující pulsary, které se hledají prostřednictvím zpracovávání radiového signálu z vesmíru, v matematice třeba extrémně velká prvočísla, nebo vyřešení matematického problému a dokonce existují i konkrétní hmatatelné výsledky, jakým je třeba i částicový urychlovač LHC v CERNu. Distribuované výpočty zpracovávaly modely oběžné dráhy částic v urychlovači, zjišťovaly kolik je třeba použít supravodivých magnetů a jak je rozmístit a tak pomáhaly přímo při stavění urychlovače, ale i s finální kalibrací a ověřováním bezpečného provozu před spuštěním. Poslední z velkých finálních výsledků je z projektu Einstein@home. Díky tomuto projektu se podařilo v srpnu tohoto roku najít první neutronovou hvězdu na základě rozboru radiového signálu z vesmíru.
Zjištěné slepé cesty výzkumu, nebo data ve kterých se nenalezne vůbec nic zajímavého, se mohou někomu zdát jako promrhaný výpočetní čas a energie, ovšem ve vědě mají stejnou hodnotu, jak skvělé objevy. Při výzkumech většinou existuje několik možností a metod a nikdo předem neví, která z nich je ta správná. Pokud dokážeme prostřednictvím distribuovaných výpočtů vyřadit některou z cest jako špatnou, ulehčíme vědcům spoustu času a ti se mohou nakonec soustředit na ten skutečný směr vývoje a nemrhat léty práce. Obdobné je to s daty, která se ukáží jako neužitečná - prázdná. Takových je spousta při radiovém zkoumání vesmíru, ve kterém se hledá jednak zpráva od mimozemských civilizací, ale také nové pulsary a další třeba i dosud neznámé jevy. To stejné platí u výzkumu gravitačních vln ve vesmíru, jejichž existence nebyla dosud přímo potvrzena. Záznamů ke zpracování je obrovské množství a bez distribuovaných výpočtů by se je nikdy nepodařilo zpracovat. Většina z nich se ovšem pouze vyřadí jako prázdné a jde se na další.
Musíme si uvědomit, že není v silách našich počítačů vyrobit přímo konkrétní lék na smrtelnou nemoc a spousta výzkumů se může táhnout léta i desetiletí, ale když už nemáme znalosti, nebo schopnosti se sami zasloužit o pokrok lidstva v dané oblasti, zapojení svého počítače do těchto výzkumů je nemalou pomocí. Distribuované výpočty jsou mnohdy jedinou zbraní, kterou mají vědci pro svůj výzkum a bez nás obyčejných lidí by mohla zaniknout spousta zajímavých myšlenek. Většina počtářů svůj přínos a zapojení do distribuovaných výpočtů bere jako přímou účast na výzkumu, tedy jako určitý sponzorský dar, který neposkytuje jako finanční prostředky nějaké nadaci, bez další možnosti zjištění na co a kde byly použity, ale mohou si přímo vybrat kde pomohou a v jaké míře. Mnohdy takto poskytnutý výpočetní čas a energie je mnohem užitečnější, než solidární příspěvek na následky nemocí, katastrof, nebo lidských tragédií. Distribuované výpočty jdou přímo k jádru věci, k výzkumu samotných nemocí, příčin katastrof, nebo modelování jak jim předcházet a to je mnohem efektivnější. Každý máme na výběr jak a kde pomůžeme, distribuované výpočty jsou zde jako jedna z dostupných možností moderní doby.

Distribuované výpočty na GPU
KLADY [+]	[-] ZÁPORY
skvělý poměr výkon/spotřeba	jako každé zatížení počítače, zvedne spotřebu
raketový vzestup ve statistikách počtářů	částečná degradace výkonu letitých DC počtářů na CPU, ovšem i ti již částečně GPU výpočty využívají
v topné sezóně skvělý způsob jak si udělat v pracovně příjemněji a zároveň pomoci v různých oblastech vědy	při zatížení se grafické kartě zvedá její spotřeba (někdy i hlučnost) a vyzařované teplo
skvělý způsob, jak využít plně a užitečně potenciálu moderní grafické karty	plné vytížení může snížit životnost grafické karty, ovšem mnohem dříve s největší pravděpodobností technicky zestárne
snadná instalace a bezobslužný provoz	ne každá grafická karta lze pro GPU výpočty využít, ale v takovém případě lze zapojit do výpočtů alespoň CPU

Na článku spolupracovali:

Autoři: Petr Nekvinda (petnek), Jakub Sedláček (gigadisk) a Dušan Vykouřil (forest)
Korektoři: Vít Kliber (vkliber), Jaroslav Mikšovský (JardaM) a Ondřej Hájek (nenym)

Reklama