theSkynet: Im Netzwerk das Universum berechnen
Vernetzte Weltraumberechnung: theSkynet wandelt auf den Spuren des legendären Seti@home-Projekts (Foto: FabianOrtiz, Quelle: Flickr, CC BY 2.0)
Moderne Computer verbringen die meiste Zeit im Wartezustand, brauchen nur einen Bruchteil ihrer Ressourcen. Eine Chance für die Wissenschaft: Forscher vernetzen Privat-Computer weltweit und nutzen die deren Power für wissenschaftliche Berechnungen. Neuestes Projekt: theSkynet, das so das Weltall vermessen möchte.
Während ich diesen Blogbeitrag schreibe, erledigt mein Computer im Hintergrund komplexe Rechenaufgaben und greift den Forschern beim australischen ICRAR ein wenig unter die Arme. ICRAR ist die Abkürzung für “International Centre for Radio Astronomy Research”, einem Gemeinschaftsprojekt der Curtin University und der University of Western Australia zur Förderung der astronomischen Forschung. Diese Forschung besteht zu einem guten Teil aus der Auswertung riesiger Datenmengen, welche die Astronomen mit ihren Radioteleskopen in den Tiefen des Alls sammeln. Die Sache hat allerdings einen Haken: Für die Analyse der Daten werden immense Rechenkapazitäten benötigt. Und an dieser Stelle kommt mein Computer ins Spiel.
Die Teile und das Ganze
Ganz gleich, ob man einen Text schreibt, E-Mails liest oder im Web surft – im Normalbetrieb dreht ein Computer Däumchen und langweilt sich. Jeder halbwegs moderne PC kommt den üblichen Anforderungen im Alltag mühelos nach und verbringt die meiste Zeit seines aktiven Daseins mit Warten. Wirklich gefordert werden die Boliden auf unseren Schreibtischen erst bei aufwendigen 3D-Spielen, komplexer Bildbearbeitung oder der Berechnung von Videosequenzen – aber wann macht man das schon?
Der Unmenge an ungenutzter Rechenzeit in privaten Haushalten und Büros stehen jede Menge rechenintensive Aufgaben in Wissenschaft und Forschung gegenüber, zu deren Erledigung einige sehr kostspielige Supercomputer benötigt würden. Leider ist das Geld für die Forschung notorisch knapp und an die Anschaffung solcher Supercomputer nicht zu denken.
PC-Netzwerk als Supercomputer
Doch Not macht bekanntlich erfinderisch und so kam man auf die Idee, die riesige Rechenlast auf viele Schultern zu verteilen. Statt einen Supercomputer mit den Daten zu füttern, werden die Datenberge in handliche Häppchen aufgeteilt und via Internet an mehrere Tausend Computer verschickt. Die berechnen ihren Datenausschnitt, schicken das Ergebnis an den Zentralrechner zurück und erhalten im Austausch das nächste Päckchen. Jeder dieser Computer trägt so sein Scherflein zur Lösung bei und gemeinsam bewältigen sie Aufgaben, vor denen ein einzelner Computer kapitulieren müsste. Die Berechnung erfolgt dabei im Hintergrund und setzt immer dann ein, wenn der Computer gerade sonst nichts zu tun hat. Der normale Betrieb wird dabei nicht gestört und der Anwender merkt davon nichts.
Dieses Verfahren hört auf den Namen “Distributed Computing“, also “verteiltes Rechnen”. Populär wurde es mit dem 1999 gestarteten Projekt Seti@home, das der Suche nach außerirdischer Intelligenz gewidmet ist. Inzwischen gibt es etliche solcher Netzwerke. Ob Mathematik, Klimaforschung, Biologie, Astronomie oder Medizin: Überall, wo riesige Datenmengen durchmustert werden müssen, ist Distributed Computing nicht fern.
Vom Terminator zum All
Eines der jüngsten Projekt ist theSkynet des ICRAR. Der Name ist eine ironische Verbeugung vor dem Film “Terminator“, in dem das weltumspannende Netzwerk Skynet die Menschheit ausrotten will. Doch keine Sorge, die Ziele der Australier sind friedlicher und rein wissenschaftlicher Natur.
Screenshot theSkynet
Im Jahr 2013 geht in Australien die Antennenstation Askap online und wird die Wissenschaftler mit frischen Messdaten aus dem All versorgen. Und zwar mit sehr vielen: pro Tag wird Askap 27 Terabyte an Daten produzieren. Diese Datenflut übersteigt die Kapazitäten selbst leistungsfähigster Supercomputer. Mit theSkynet will man nun ein weltweites Netzwerk aus ganz normalen PCs aufbauen, die mit dieser Menge spielend fertig werden.
Aktuell ist theSkynet noch in der Testphase. Die Teilnahme ist denkbar einfach, man muss lediglich eine Webseite aufrufen – ein damit geladenes Java-Applet erledigt den Rest. Als Anreiz zur Teilnahme werden Punkte verteilt, Ranglisten erstellt und Allianzen gebildet, denen man sich anschließen kann, um im Team noch erfolgreicher zu werden. Man kann sogar etwas gewinnen, nämlich einen Besuch beim Murchison Observatorium in Australien.
Astronomie, Medizin und mehr
Wenn Sie Astronomie nicht weiter interessiert und Sie sich lieber in der Mathematik oder der medizinischen Forschung engagieren möchten, dann schauen Sie doch mal bei der Universität Berkeley vorbei. Dort gibt es mit Boinc (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) eine Plattform für verteiltes Rechnen, bei der Sie die Wahl haben, ob Sie lieber bei der Suche nach Pulsaren (schnell rotierenden Neutronensternen), der Klimaforschung oder bei der Bekämpfung von Krankheiten helfen möchten.
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7 Kommentare | 26. September 2011 | 08:49 Uhr |
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Gute Sache!
Ich mache ab jetzt immer mal wieder mit….
MfG Makrous
„Moderne Computer verbringen die meiste Zeit im Wartezustand, [ge]brauchen nur einen Bruchteil ihrer Ressourcen.“
Das ist zwar richtig, aber im Vergleich zu 1999, als der Sinn, brach liegende CPU-Zyklen zu benutzen noch gegeben war, _ver_brauchen moderne Computerprozessoren zu diesen Wartezuständen signifikant weniger Energie. Moderne Computer sind regelrecht darauf optimiert, nichts zu tun und währendessen weniger Energie zu verbrauchen.
Ein Smartphone, das trotz inzwischen hoher Rechenleistung dennoch mindestens einen Tag am Stück schafft, dürfte mit so einer Hintergrundaufgabe seinen Akku in ein bis zwei Stunden leergesaugt haben. Auch ist der Anteil an Laptops radikal größer als vor 12 Jahren und diese werden auch viel öfter mobil eingesetzt.
Die Beteiligung an einem solchen Projekt ist natürlich lobenswert und ein kleiner Beitrag zur chronisch unterversorgten Forschung, man muss sich aber bewusst sein, dass man auch ganz konkret dafür bezahlt: Mit Geld für den zusätzlichen Strom, den der eigene Rechner verbraucht und möglicherweise auch mit den Nerven, die dadurch strapaziert werden, dass der Lüfter auf lautester Stufe röhrt.
Auch ökologisch ist das etwas zweifelhaft. So sind prinzipiell zwar dezentral lösbare Aufgaben sicherlich ein absolutes Zukunftsmodell, dennoch sollte man sich bewusst sein, dass bei solch extrem rechenaufwändigen, wissenschaftlichen Aufgaben das Verhältnis von erzielter Rechenleistung pro eingesetzter Energie auf spezieller Hardware besser ist. Und gerade heutzutage hängen bei bestimmten Berechnungen spezielle Grafikkarten selbst modernste Prozessoren um den Faktor 100 bei bestimmten Berechnungen ab. Schade um die 100 Prozessoren, die deutlich effizienter durch eine Grafikkarte ersetzt werden könnten.
Ja, das System hat durchaus auch kritische Punkte, auf die ich aber aus Platzgründen im Beitrag nicht eingegangen bin, zumal sie IMHO nicht allzusehr ins Gewicht fallen. Neben dem erhöhten Stromverbrauch einer CPU/GPU und damit Kosten für den Anwender (was sich aber auf ein paar Cent im Monat wenn nicht im Jahr belaufen) fallen natürlich auch Dinge wie die Ökobilanz der Systeme ins Gewicht. Ein Grid aus spezialisierten Supercomputern schneidet da langfristig gesehen wohl günstiger ab und ist auch effektiver. Der Haken: Es gibt sie nicht, diese Grids. Bzw. eine Uni kann sich dergleichen schlicht nicht leisten, da ist ein virtueller Supercomputer aus vielen Wald-und-Wiesen-PCs unterm Strich dann wohl doch die bessere, weil aktuell einzig praktikable Lösung. Problematisch ist es natürlich auch, auf der eigenen Maschine im Prozesse Hintergrund laufen zu lassen, bei denen man nicht wirklich weiß, was die da treiben. Aber hier muss man den Anbietern wohl einfach vertrauen. Die Systeme werden ja nicht von irgendjemanden oder irgendeinem dubiosen Institut aus {Schurkenstaat der eigenen Wahl eintragen} betrieben 8-).
Wer die Terminator-Filme gesehen hat, weiß wie die Sache mit “Skynet” endet: Skynet erlangt “Selbstbewußtsein” und löst einen Atomkrieg aus, da es die Menschheit als Bedrohng sieht.
Also ich finde diese idee eine super sache. im normal betrieb.(surfen, mailen, usw.) liegt die auslastung bei ca. 2-5%. da der rechner eh läuft kann ich super auf diese weise forscher unterstützen.
da mich dieser bereich noch dazu sehr interessiert ist es mir egal ob dadurch meine stromkosten etwas (warscheinlich minimal)steigen. wenn ich dabei helfen kann fortschritte zu erzielen.
boing kann mitlerweile auch auf GPUs berechnen und somit die dortige optimierte Infrastruktur nutzen. Stromverbrauch: es ist wie eine Lampe für die Forschung brennen lassen…
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