Superpočítač na vašem stole

Distribuované řešení výpočetních úkolů přes Internet.
Kdo by nechtěl pracovat před terminálem superpočítače, který poráží nejlepší šachové velmistry, luští složité šifrovací algoritmy nebo zapeklité matematické úlohy. Pro obyčejného člověka pouhý sen? Ne tak docela: Aniž by četní snílkové tušili, největší superpočítač na světě dřímá přímo před jejich očima – je jím Internet.

Myšlenka získání velkého výpočetního výkonu vzájemným propojením procesorů není žádnou novinkou. Na tomto principu byly konstruovány paralelní superpočítače dávno před existencí Internetu. Avšak exploze sítě sítí v posledních letech dala této myšlence rozměr více než gigantický. První projekty, které se objevily okolo roku 1988, pracovaly s počítači v řádu stovek, současné nejpopulárnější projekty řešící různé matematické hříčky žhaví okolo sta tisíc procesorů. Přes to všechno jsou tato impozantní čísla zlomkem teoretické možnosti využít všech čtyřicet až padesát milionů procesorů Internetu. Taková síla dává šanci k řešení projektů, které doposud nebyly řešitelné vůbec nebo s velkým finančním úsilím. Internetový superpočítač světa má příznivou vlastnost – je zadarmo; stačí pouze získat přízeň dostatečného počtu nadšenců, ochotných propůjčit svůj napůl zahálející stroj k experimentu.

Nejsem lék na každou bolístku
Způsobu řešení výpočetně náročných úloh, který je používán v souvislosti internetovými superpočítači, se nazývá distribuovaný computing. Výpočet, nad kterým jediný stroj – i když supervýkonný – bezradně ustrne, se rozdělí na velké množství jednoduchých a snadno řešitelných úloh. Potřebný výpočetní výkon se tak rozloží mezi velké množství běžných počítačů. Například problém hledání šifrovacího klíče mezi kvadriliony možností je pro jediný počítač úkol nemožný. Avšak ověření pravosti jediné kombinace klíče zvládne každé PC – velký problém je rozdělen na kvadrilion jednoduchých. Rychlost řešení pak závisí pouze na propojení dostatečného počtu počítačů. Řešitel stojící nad armádou počítajících PC pouze shromažďuje výsledky a kontroluje, zdali se některému podařilo najít pravý klíč.

Samozřejmě, že distribuovaný computing není andělským řešením, které spasí jakýkoliv problém. Předně musíme být schopni řešenou úlohu rozkouskovat a neméně důležitou podmínkou je vzájemná nezávislost jednotlivých podproblémů. Přímo řečeno: Úlohy nemohou vzájemně čekat na mezivýsledky – rychlá Alpha výkonného serveru běžícího v Americe by se hodně dohřála, kdyby čekala na „tři osm šestku“ v Evropě. Achillovou patou internetového superpočítače omezující jeho použitelnost na úlohy určitého charakteru je tedy i výkonová nevyváženost jednotlivých procesorů a dlouhá doba potřebná k přenosu dat mezi nimi. Výše uvedený problém hledání šifrovacího klíče ale může současně použít jakkoliv rychlé a geograficky vzdálené procesory. Prostě pomalé a vzdálené počítače prozkoumají menší množství kombinací klíče. Testování kombinací šifrovacího klíče je ideální úlohou pro distribuovaný computing.

Pohled pod pokličku
Předtím, než propůjčíte svůj počítač některému experimentu, řekněme si, jakým způsobem počítače vzájemně komunikují během výpočtu. Vše pracuje na známém principu klient-server; klienti počítají a server rozděluje (distribuuje) a kontroluje vykonanou práci. U pokročilejších řešení probíhá komunikace mezi klientem a serverem automaticky. Prostě nainstalujete klienta, spustíte jej a ten si sám vyměňuje informace se serverem pomocí vlastního protokolu nebo proxy-serverů.

Uživatelsky méně přívětivé jsou starší systémy, které používají k získání vstupních dat a předání výsledků e-mail. V tomto případě si musíte „manuálně“ vyžádat vstupní soubor s daty a výsledek opět ručně ve formě souboru odeslat.

Zajímavý je také pohled na problém zatížení procesoru počítače. První výpočetní programy distribuovaného computingu využívaly plný strojový čas, proto mohly být spuštěny pouze v noci nebo o víkendech. Současná řešení jsou programována tak, že klientský program se dostane ke slovu pouze tehdy, když je procesor nevytížen. Tato dobrá vlastnost je dána přiřazením nižší priority programu mezi ostatními procesy běžícími v operačním systému. Opravdu propracované projekty umožní účastníkům individuální nastavení priority běhu klientského programu, například vyjádřením procentuálního vytížení procesoru.

Hledání mimozemských civilizací
O tom, že myšlenka spojení internetových počítačů k řešení výpočetně náročných úloh není utopií, svědčí řada reálných projektů, kterých se můžete zúčastnit i vy a váš počítač. Jeden z nejzajímavějších připravovaných projektů zvaný SETI@home bude zkoumat vesmírné signály snímané obřími teleskopy.

Každý z účastníků bude mít malou, ale přitažlivou možnost, že jeho počítač zaslechne šelest mimozemské civilizace. Data přicházející z Arecibelského teleskopu v Portoriku budou rozkouskována a rozesílána k analýze počítačům připojených k Internetu. Každý počítač se pokusí z daného vzorku extrahovat úzkou rádiovou frekvenci, vytvoří vzorek a ten v reálném čase zapíše na digitální pásku umístěnou na serveru v USA. Program, který byl pro tento účel vyvinut, je schopen hledat čtyři miliony různých kombinací frekvence, vlnové délky a posunu. Rozmanitost takové analýzy v reálném čase přesahuje možnosti všeho, co doposud existovalo. Projekty SETI s omezeným množstvím zpracovávaných dat probíhaly již v minulosti, ale SETI@home, který se rozběhne v polovině tohoto roku (podle údajů pořadatelů) bude svým rozsahem zcela výjimečný. Netradiční je forma klienta SETI, který je speciálním typem šetřiče obrazovky, pracujícím pouze v době vaší nečinnosti. Takže zatímco pijete kávu, váš počítač analyzuje data největšího teleskopu na světě a hledá mimozemské civilizace. Jestliže vás nadchla myšlenka hledání mimozemských civilizací a chcete mít aktuální informace o průběhu projektu, doporučuji zaregistrovat se na adrese http://setiathome.ssl.berkeley.edu.

Lamači šifer
Luštění silných šifrovacích algoritmů spojením výpočetního výkonu počítačů na Internetu značně zpopularizovalo myšlenku distribuovaného computingu. Mekkou lamačů šifer jsou stránky společnosti Distributed Computing známé také jako DCTI nebo distributed.net, která svými pokusy získala řadu odměn vypsaných na získání skalpu určitého šifrovacího algoritmu. V současnosti máte možnost propůjčit svůj stroj projektu Bovine RC5, který se snaží rozbít šifrovací algoritmus RC5 s šedesátičtyřbitovým klíčem. O tom, že tato úloha je skutečně náročná, svědčí také, že desetitisíce počítačů si láme procesory nad RC5 téměř pět set dní a doposud se jim podařilo otestovat „pouze“ pět procent potenciálních kombinací klíče. Programátory-experimentátory bude možná zajímat, že DCTI připravuje zveřejnění protokolu, který používá pro automatickou komunikaci mezi klientem a serverem. Distributed.net není jedinou komunitou zabývající se rozbíjením šifer. Že RC5 není dostatečně silná ke komerčnímu použití, se snaží dokázat i projekt Cyberian, který může zaujmout pestrostí nabízených klientů (mj. je nabízena i šedesátičtyřbitová verze).

Budoucnost?
Najde v budoucnu distribuovaný computing praktické uplatnění, nebo se stane pouhou zábavou nadšenců? Možná se dočkáme doby, kdy bude distribuovaný computing natolik žádaný, že společnosti budou nakupovat výpočetní výkon od připojených internetových uživatelů. V současnosti lze pouze konstatovat, že výpočetní potencionál Internetu je enormní, ale čas řekne, zda všechna ta síla bude k něčemu dobrá.

Zdroj: Computer

Diskuze (1) Další článek: Microsoft aktualizuje Internet Explorer 5.0 i 4.0

Témata článku: Internet, Velký výkon, Dobrá vlastnost, Reálný čas, Velký problém, Jediný stroj, Jednoduchý princip, Největší superpočítač, Impozantní číslo, Stol, Obrovské množství, Praktické uplatnění, Myšlenka, Reálný projekt, Velké množství, Potřebná možnost, Jediná frekvence, Pouhý sen, Úloha, Jediná možnost, Malá hříčka, Enormní množství, Nadšenec, Známý princip, Dobré řešení


Určitě si přečtěte

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

** Nejmodernější český železniční tunel je prošpikovaný technologiemi ** Za tři tisíce koupíte počítač, který je překoná ** Seznamte se s Nvidia Jetson Nano

Jakub Čížek | 50

Hesla jsou zlo. Hackeři napáchali tolik škody právě proto, že vůbec existují

Hesla jsou zlo. Hackeři napáchali tolik škody právě proto, že vůbec existují

** Nikdo si je nepamatuje ** Žádné není zcela bezpečné ** Nejlepší by bylo je prostě zrušit

Jakub Čížek | 59

Je ta fotka černobílá, nebo barevná? Náš mozek realitu pouze odhaduje a vymýšlí si

Je ta fotka černobílá, nebo barevná? Náš mozek realitu pouze odhaduje a vymýšlí si

** Klasický počítač bezchybně zpracuje bit po bitu dat ** Mozek si realitu naopak spíše představuje a chybuje ** Teď se tím baví internet u další optické iluze

Jakub Čížek | 33

20 tipů a triků pro Gmail: Užitečné maličkosti, které zefektivní práci s e-maily

20 tipů a triků pro Gmail: Užitečné maličkosti, které zefektivní práci s e-maily

** V Gmailu je řada užitečných funkcí, které možná všechny neznáte ** Odeslání mailu můžete například pozdržet či naplánovat na později ** Nad Gmailem můžete mít s několika triky daleko lepší kontrolu

Karel Kilián | 25

Už desítky let se pokoušíme odposlouchávat mozek. Rusům se podařil kousek, ze kterého vám spadne brada

Už desítky let se pokoušíme odposlouchávat mozek. Rusům se podařil kousek, ze kterého vám spadne brada

** K odposlechu mozků používáme EEG ** To má ale žalostné informační rozlišení ** Rusům pomohla počítačová neuronová síť

Jakub Čížek | 28

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co koupit a čemu se raději vyhnout

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co koupit a čemu se raději vyhnout

** Do deseti tisíc korun lze dnes koupit slušné notebooky ** V nabídce ale i tak převládají zastaralé a pomalé modely ** Poradíme, jak dobře vybrat i s omezeným rozpočtem

David Polesný | 98


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 20 procesorů

Srovnání 15 True Wireless sluchátek

Vyplatí se tisknout fotografie doma?

Vybíráme nejlepší základní desky