World Community Grid (WCG, ) — платформа добровільних комп'ютерних обчислень для наукових завдань, корисних для людства. Поєднуючи індивідуальні комп'ютерні потужності з внесками великих організацій, WCG скорочує час, необхідний для виконання наукових обчислень.

Проєкти WCG аналізують дані, пов'язані з геномом, мікробіомом і захворюваннями людини, моделюванням опадів, врожайністю рису, екологічною енергією, очищенням води, можливими майбутніми пандеміями на прикладі COVID-19, та деякі інші дані. Проєкти WCG можуть працювати над вирішенням проблем під час надзвичайних ситуацій.

Кількість зареєстрованих користувачів восени 2023 року складала близько 811 тис. осіб.

Історія Ідея платформи походить із проєкту SETI@home, у якому на комп'ютерах волонтерів аналізували спостереження з радіотелескопів.

У 2003 році IBM та інші учасники дослідження спонсорували проєкт Smallpox Research Grid Project, щоб прискорити відкриття ліків проти натуральної віспи.

World Community Grid розвивалася з технічного боку в компанії IBM у співпраці з Національним інститутом охорони здоров'я США, Всесвітньою організацією охорони здоров'я, ООН.

На початку система працювала тільки на операційній системі Windows на платформі компанії (авторів проєкту ). Grid.org був проєктом, який спрямовував обчислювальну потужність децентралізованих комп'ютерів для вирішення складних наукових проблем. Цей проєкт був запущений у 2003 році компанією United Devices і включав у себе велику мережу волонтерських комп'ютерів.

Експерти з інфекційних захворювань вивчали ефективність різних комбінацій за допомогою великої мережі розподіленого обчислення, створеної з волонтерських комп'ютерів. Проєкт Smallpox Research був націлений на розробку медикаментів проти віспи. 16 листопада 2004 року, на знак вдячності за успіх досліджень, IBM оголосила про створення всесвітньої розподіленої мережі, що має на меті створення технічного середовища, здатного обробляти різноманітні завдання для подолання певних глобальних проблем людства.

У 2007 році команда дослідників змінила платформу на BOINC, що дало можливість підключати до системи комп'ютери з різними операційними системами.

У вересні 2021 року IBM ухвалила рішення передати право власності Крембільському науково-дослідному інституту, щоб забезпечити ширше застосування їхніх досягнень.

AutoDock-GPU (AD-GPU), який працює на графічних процесорах з підтримкою OpenCL, може відіграти ключову роль у покращенні шансів проєкту знайти молекулу з антивірусними властивостями.

Один з активних проєктів «Допоможіть боротися з дитячим раком» застосовує технологію віртуального скринінгу, щоб допомогти в боротьбі з цією хворобою.

Станом на 11 червня 2022 року в Світовій Мережі Спільності працювало 5 активних дослідницьких проєктів (один з яких було тимчасово призупинено).

Середня обчислювальна потужність WCG у 2020 році еквівалентна продуктивності кластера з 11 999 вузлів на процесорі Intel Core i7-9700K @ 3.60 ГГц, який працює на 100 %, цілодобово (24х7), що становить приблизну потужність у 639 Петафлопс.

Станом на 13 квітня 2023 року World Community Grid завершив альфа-тестування та перезапустився.

Філософія

https://www.worldcommunitygrid.org/

Принцип роботи Програмне забезпечення World Community Grid використовує незадіяні обчислювальні можливості підключених до Інтернету пристроїв для виконання дослідницьких обчислень. Волонтери встановлюють на свої пристрої клієнтське програмне забезпечення, яке працює у фоновому режимі, використовуючи вільні системні ресурси для обробки завдань для WCG.

Після завершення виконання частини обчислень клієнтське програмне забезпечення відправляє їх до WCG через Інтернет та завантажує наступне завдання.

З метою забезпечення точності обчислень сервери WCG розсилають декілька екземплярів завдань на різні пристрої.

Після отримання результатів вони збираються та порівнюються між собою.

Платформа світової спільноти пропонує кілька гуманітарних проєктів під одним дахом. Користувачі за замовчуванням включені до підмножини проєктів, але можуть відмовитися від проєктів за власним вибором.

WCG підтримує дослідження, які відповідають таким чотирьом вимогам:

гуманітарність — вони зосереджені на вирішенні проблем на благо людства, неприбутковість — дослідження проводять громадські або некомерційні організації, доробок переходить у суспільне надбання — усі дані, згенеровані на комп'ютерах волонтерів, мають бути вільно доступними для наукової спільноти, технологія мережевих обчислень сприяє прискоренню досліджень — дослідження потребує багато обчислювальних ресурсів та його можна поділити на невеликі частини, які обчислюються незалежно.

Інформаційна робота World Community Grid визнає компанії та організації партнерами, якщо вони просувають WCG у своїй компанії чи організації. На квітень 2021 року, кількість партнерів WCG становила 452.

У межах своїх зобов'язань щодо поліпшення здоров'я та добробуту людей, результати всіх обчислень, завершених на World Community Grid, публікуються і стають доступними для наукової спільноти.

Потенційні проблеми Програмне забезпечення World Community Grid збільшує використання ЦП шляхом споживання невикористаного часу обробки; наприкінці 1990-х — початку 2000-х років такі розрахунки мали на меті скоротити «даремні» цикли процесора. Оскільки сучасні процесори використовують динамічне масштабування частоти, збільшення використання примушує процесор працювати з вищою частотою, що збільшує споживання енергії. Зростаючу увагу до продуктивності, або , підключення старих або неефективних комп'ютерів до мережі призводить до збільшення загальної або середньої потужності, необхідної для виконання тих самих обчислень.

Клієнт BOINC уникає сповільнення роботи комп'ютера, використовуючи різноманітні обмеження, які призупиняють обчислення, коли вільних ресурсів недостатньо. На відміну від інших проєктів BOINC, World Community Grid консервативно налаштовує BOINC за замовчуванням, що зменшує ймовірність пошкодження комп'ютера до мінімуму. Обмеження на завантаженість процесора за замовчуванням становить 60 %. Якщо використання встановлено на 60 %, то воно буде працювати на 100 % протягом 3 секунд, а потім на 0 % протягом 2 секунд, що призводить до середнього зменшення використання процесора.

Додаткова програма для комп'ютерів Windows — TThrottle — може вирішити проблему перегріву, обмежуючи використання проєкту BOINC безпосередньо. Вона досягає цього шляхом вимірювання температури процесора та/або графічного процесора, і відповідного регулювання часу роботи. Крім того, вона використовує коротший час перемикання менше однієї секунди, що призводить до меншого зміщення температури під час перемикання.

Статистика та змагання Внески кожного користувача фіксуються, а статистика внесків користувачів є загальнодоступноюhttps://www.worldcommunitygrid.org/stat/viewGlobal.do. У зв'язку з тим, що час обробки кожної робочої одиниці варіюється від комп'ютера до комп'ютера, залежно від складності робочого вузла, швидкості роботи комп'ютера і кількості доступних вільних ресурсів, внески зазвичай вимірюються в перерахунку на бали. Бали нараховуються за кожну роботу в залежності від зусиль, необхідних для її обробки.

Після завершення обробки клієнт BOINC запитує кількість балів, на які, на його думку, заслуговує, на основі контрольних показників програмного забезпечення. Оскільки кілька комп'ютерів обробляють одну й ту саму робочу одиницю для забезпечення точності, сервери World Community Grid можуть брати до уваги бали, заявлені кожним з цих комп'ютерів. Сервери WCG ігнорують статистичні відхилення, усереднюють решту значень і присуджують отриману кількість балів кожному комп'ютеруhttps://www.worldcommunitygrid.org/help/topic.s?shortName=points#177https://www.worldcommunitygrid.org/forums/wcg/viewthread?thread=9545.

У межах платформи користувачі можуть приєднуватися до команд, створених організаціями, групами або окремими особами. Команди дозволяють підвищити почуття ідентичності спільноти, а також можуть надихнути конкуренцію. Оскільки команди змагаються одна з одною, виконується більше роботи для платформи в ціломуhttps://www.worldcommunitygrid.org/help/topic.s?shortName=teams.

Приклади змагань та конкурсів:

Stockholm Science & Innovation School (2019) Sisler High School в Канаді, що брала участь у Compute for the Cure (2021) Computation Moonshot (2024)

Наукові здобутки Від ідеї створення і до 22.06.2022 було започатковано понад тридцять проєктів. Ось декілька результатів:

У лютому 2014 року науковці проєкту «Допоможіть боротися з дитячим раком» оголосили про відкриття 7 сполук, які знищують ракові клітини нейробластоми без будь-яких видимих побічних ефектів. Це відкриття, зроблене за підтримки волонтерів WCG, є кроком уперед на шляху до нового лікування. Проєкт оголосив, що прагне налагодити співпрацю з фармацевтичною компанією з метою розробки на основі цих сполук засобів лікування. Враховуючи успіх проєкту, науковці заявили, що планують наступний проєкт, який зосередиться на інших видах дитячого раку, можливо, у співпраці з новоствореною паназіатською онкологічною групою, членом-засновником якої вони є. Станом на липень 2012 року «» опублікував кілька наукових статей, написаних на основі даних WCG. Серед них були: стаття про методи підтвердження та нову базу даних прогнозів структури білків та їх функцій; стаття про ідентифікацію білків, які регулюють процеси в людському тілі; стаття про аналіз геномів п'яти родин рослин та їхніх протеомів, для яких WCG використовувалася при створенні понад 29 000 білкових структур; стаття про протеом пивні дріжджі. Проєкт «GO Fight Against Malaria» (GFAM) повідомив про відкриття декількох молекул, ефективних проти малярії та резистентного до антибіотиків туберкульозу, включаючи навіть . Крім того, в межах проєкту протестовано нові молекули проти , філяріозу та бубонної чуми. Лабораторні дослідження тривали з метою розробки можливих методів лікування на основі цих молекул. Крім того, GFAM став першим проєктом, в межах якого було виконано понад мільярд різних розрахунків докінгу. У січні 2015 року опублікована одна стаття. У червні 2015 року проєкт повідомив, що з двох «хітів», виявлених проти резистентного до антибіотиків штаму туберкульозу, було синтезовано кілька «аналогів», найкращий з яких пригнічує ріст Mycobacterium tuberculosis і відносно не токсичний для клітин ссавців. Однак, через відсутність фінансування, подальші дослідження цих даних не проводилися. Учені проєкту «Discovering Dengue Drugs — Together» повідомили про відкриття кількох нових інгібіторів протеази денге, більшість з яких також пригнічують протеазу вірусу Західного Нілу. Декілька з них увійшли до «важливих доклінічних фармакокінетичних досліджень та досліджень ефективності». У листопаді 2014 року оновлення повідомило про наявність препарату, що блокує ключовий фермент, необхідний для реплікації вірусу денге, а також впливає на інші флавівіруси, включаючи вірус Західного Нілу. Цей препарат не виявив негативних побічних ефектів, таких як токсичність, канцерогенність або мутагенність, що робить його потужним противірусним препаратом-кандидатом. У 2014 році вчені працювали над синтезом різних варіантів молекули з метою покращення її активності та початку доклінічних і клінічних випробувань. Проте, згідно з оновленням, опублікованим у жовтні 2018 року, жодна з їхніх поточних конструкцій не продемонструвала достатню ефективність як інгібітор протеази денге для подальшого тестування in vivo. У червні 2013 року «Проєкт чистої енергії» опублікував дані, що стверджували придатність 2,3 мільйона органічних сполук для перетворення сонячного світла в електрику. Із цієї великої кількості сполук, 35 000 молекул виявили потенціал подвійної ефективності порівняно з органічними сонячними елементами, що застосовувалися на той час. До того вчені знали лише кілька органічних речовин, які могли ефективно перетворювати сонячне світло в електрику.