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, Určitá forma, Pouhý sen, Myšlenka, Superpočítače, Jediný stroj, Impozantní číslo, Dobrá vlastnost, Nadšenec, Připravovaný projekt, Jednoduchý princip, Stol, Reálný čas, Praktické uplatnění, Známý princip, Velký výkon, Jediná možnost, Potřebná možnost, Velký problém, Reálný projekt, Úloha, Obrovské množství, Největší superpočítač, Super, Klíč


Určitě si přečtěte

Google vymyslel technologii superpřesného GPS. Už ji podporuje Pixel 5 a dorazí i na ostatní telefony

Google vymyslel technologii superpřesného GPS. Už ji podporuje Pixel 5 a dorazí i na ostatní telefony

** Kvalita GPS ve městech občas stojí za starou bačkoru ** Mohou za to odrazy signálu od okolních budov ** Google má jejich 3D model, a tak spolupracuje s výrobci GPS čipů

Jakub Čížek | 44

Jakub Čížek
NavigaceTechnologieGoogle
Čekali jsme skoro šest let. Android Auto jede do Česka i na Slovensko
Lukáš Václavík
Android AutoNavigaceGoogle
Vy a počítač: Virtuální plochy ve Windows mají smysl, používá je třetina čtenářů
Vladislav Kluska
Jak používáte počítačWindows 10Ankety
Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

** Google umí kromě vyhledávání i spoustu dalších věcí ** Vybrali jsme více než 15 užitečných funkcí a schopností ** Stačí zadat do vyhledávače ta správná klíčová slova

Karel Kilián | 22

Karel Kilián
TipyVyhledávačeGoogle
Superinteligenci nedokážeme ovládat a nejspíše se nedozvíme, že už tam někde je

Superinteligenci nedokážeme ovládat a nejspíše se nedozvíme, že už tam někde je

** Firmy i organizace včetně EU připravují etické kodexy pro A.I. ** Vědci z Madridu zkoumali, jestli je budeme moci aplikovat na A.I. 2.0 ** A je tu háček, superinteligence pro nás totiž bude neuchopitelná

Jakub Čížek | 84

Jakub Čížek
Umělá inteligence
Archivovat data do cloudu, na HDD, SSD, DVD, nebo Blu-ray? Co je nejvýhodnější?

Archivovat data do cloudu, na HDD, SSD, DVD, nebo Blu-ray? Co je nejvýhodnější?

** Kam doma natrvalo uložit data? Vyplatí se ještě optická média? ** Jaké kapacity disků a médií má smysl koupit? ** Cenovou výhodnost si ukážeme na příkladech s 2TB úložištěm

Lukáš Václavík | 122

Lukáš Václavík
ZálohováníÚložištěPevné disky

Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest rychlých Wi-Fi 6 routerů

Jak ztišit počítač

Velký test mATX skříní