Antennamagazin

Világ számítógépei,egyesüljetek!

Megosztott számítástechnikai projektek a neten

Világszerte egyre népszerűbbek az internetre kötött számítógépek üresjárati kapacitását felhasználó úgynevezett megosztott számítástechnikai projektek, amelyek rendkívül nagy számítókapacitást igénylő feladatokat oldanak meg úgy, hogy szétosztják azokat több tíz- vagy százezer, sőt millió számítógép között. A feladatok skálája az űrből érkező rádiójelek analízisétől a digitális kódtörésen át a rákkutatásig terjed, a résztvevőknek mindössze egy képernyővédő-szerű alkalmazást kell futtatniuk a számítógépükön. Az ily módon összeadódó számítási teljesítmény a legnagyobb szuperszámítógépekével vetekszik, az eredetileg civil, nonprofit kezdeményezésekben egyre több világcég lát üzleti lehetőséget is.

A distributed vagy grid computing a számítástechnika jelenleg egyik leggyorsabban fejlődő területe, amely a hálózatra kötött számítógépek számító-, tároló- és hálózati kapacitásának megosztásán alapul. A rendkívüli számítókapacitást igénylő számításokat korábban jellemzően nagy kapacitású és igen költséges szuperszámítógépeken végezték, miközben a személyi számítógépek gépidejének nagy része kihasználatlanul maradt. Először a földön kívüli intelligens civilizációk rádiójelei után kutató SETI (Search for Extra-terrestrial Intelligence) program csillagászainak jutott eszébe, közel tíz éve, hogy szuperszámítógépek helyett az internetre kötött személyi számítógépeken vizsgálják át a rádióteleszkópok által rögzített töméntelen adatot. A webről letölthető, és a számítógép üresjárataiban képernyővédőként futtatható alkalmazás rendkívül népszerűnek bizonyult, felhasználók milliói telepítették a programot. A SETI@Home „szuperszámítógépének” jelenlegi teljesítménye mintegy 60 teraflops – ezt csak egy valódi szuperkomputer, az IBM által 2004 októberében átadott BlueGene/L szárnyalja túl. A SETI@Home mintegy 5,4 millió felhasználója a nemes cél érdekében eddig több mint kétmillió processzorévet „adományozott” a rendszernek.

Pángalaktikus kalózrádió

A SETI program kezdetei jóval az internet előtti időkbe nyúlnak vissza. Az földön kívüli intelligens civilizációk kérdésének tudományos kutatása 1959-ben kezdődött el, amikor a Cornell Egyetem két fizikusa cikket publikált a Nature-ben a mikrohullámú rádió csillagok közti kommunikációban való alkalmazásáról. Egy akkoriban fiatal, azóta legendás rádiócsillagász, Frank Drake 1960-ban megépítette az első mikrohullámú világűrvevőt, hogy más naprendszerekből érkező, információt hordozó jeleket keressen vele. Első berendezése egy 85 láb magas antenna volt Nyugat-Virginiában, két, viszonylag közeli, Nap-szerű csillagra irányítva. Az egycsatornás készülék a semleges hidrogén 21 centiméteres, 1420 MHz-es „bűvös” frekvenciájára volt hangolva, és bár a projekt két hónapja alatt nem fogott vele jelet, ez nem keserítette el: galaxisunk, a Tejút több mint négyszázmillió csillagból áll, a mikrohullám- spektrum „víz-lyuk”-nak nevezett részén pedig, ahol a háttérzaj alacsony, kétmilliárd különböző frekvencián jöhet az adás. A sikeres kereséshez tehát mind a négyszázmilliárd csillagot mind a kétmilliárd frekvencián egyszerre kellene figyelni, a szakzsargonban „csatornaszörf és csillagugrás”- nak nevezett módszerrel.

Míg az amatőrök, valamint több egyetem és obszervatórium az 1960-as évek óta folyamatosan futtatnak kisebb kaliberű SETI programokat, az egyetlen nagyszabású, államilag is támogatott akció 1988-ban kezdődött. A méréseket Amerika felfedezésének ötszázadik évfordulójára időzítve, 1992-ben Kolumbusz Napján kezdték, de szűk egy év múlva le is állították: néhány amerikai szenátor nem tartotta helyénvalónak az adófizetők pénzét ilyesmire vesztegetni. A SETI Targeted Search program keretében a NASA Ames Kutatóközpont több mint ezer Nap-szerű csillagot vizsgált célzott antennákkal, míg a Jet Propulsion Laboratory olyan – egyébként más célra szolgáló – óriási rádióteleszkópokkal figyelte az eget, amelyek a gyengébb vagy a szórványos jelek kiszűrésére is alkalmasak.

Miután a NASA megvonta a támogatást a SETI-től, Drake és kollégái privatizálták a programot, és adományokból folytatják a kutatást Project Phoenix néven: a 2001 Űrodüsszeia szerzője, Arthur C. Clarke és néhány high-tech-nagyágyú – Gordon Moore az Inteltől, David Packard és William Hewlett a Hewlett-Packardtól, Paul Allen a Microsofttól – fejenként egymillió dollárral szállt be, de csatlakozott a Planetary Society is, és számos további cég, illetve magánszemély támogatja az erőfeszítést. Ehhez a kutatáshoz a föld legnagyobb rádióantennái szükségesek, de számos ilyen berendezéssel rendelkező, az ötlettel szimpatizáló intézmény ajánlotta fel kapacitásait a Drake vezette SETI Intézetnek. Jelenleg a Puerto Rico-i Arecibo rádióteleszkóp rögzít napi 35 gigabájtnyi adatot a SETI-nek, az analízist pedig az 1996-ban kezdődött SETI@Home program résztvevői végzik el: a központi szerver 0,25 megabájtos adatcsomagokat küld a képernyővédőként futó, nem természetes rádiójeleket kereső programnak.

A résztvételi kedv élénkítése céljából a SETI@Home keretében csapatokba tömörülhetnek a résztvevők, így jelentős számítási kapacitást képviselő tömörülések jönnek létre, amelyek egymással versengve szerepelnek a központi szerver napi statisztikáiban. A jelenleg legaktívabb magyar csapat a HWSW SETI@Home Team, amely 2002-ben alakult, ma közel kétszáz tagot számlál, és eddig 296 processzorévet fordított a projekt javára, ezzel a résztvevő csapatok ranglistáján az 59. helyen áll, míg Magyarország az országranglista 27. helyezettje. Az Antenna kérdésére a résztvevők többsége úgy nyilatkozott, hisz abban, hogy létezik a mindmáig hiába keresett földön kívüli civilizáció, és előbb-utóbb megtalálják az ezt bizonyító rádiójelet is. Otthoni számítógépük mellett többen munkahelyi gépeken is futtatják a keresőprogramot, bár ez jogilag aggályos lehet, úgyhogy csak a vezetőséggel való konzultálás után ajánlják.

Prímszámháború, rákkutatás

A másik úttörő megosztott számítógépes kezdeményezés a digitális titkosító algoritmusok fejlesztéséhez kapcsolódik: 1997-ben az RSA adatbiztonsági cég – technológiája megbízhatóságát demonstrálandó – tízezer dolláros jutalmat tűzött ki annak, aki feltöri legújabb, RC5 néven futó, nyilvános kulcsú kriptográfiai algoritmusát. A hiteles elektronikus aláírás kifejlesztésében is kulcsszerepet játszó nyilvános kulcsú titkosítás 1976-os feltalálása után közel tizenöt évig az állami titkosszolgálatok monopóliuma volt, míg 1991-ben egy bátor amerikai matematikus, Phil Zimmerman ezzel a technológiával működő e-mail-titkosító szoftvert írt személyi számítógépre, és ezt ingyenesen hozzáférhetővé tette az interneten. A Pretty Good Privacy (PGP) névre keresztelt programmal mindenki számára biztosítani kívánta a biztonságos, lehallgathatatlan kommunikáció jogát, amit alkotmányos alapjognak nevezett. Zimmermant ezért az USA-ban bíróság elé állították a titkosító technológiákat is védő, a fegyverexportot szabályozó törvény megsértésének vádjával, a PGP megjelenése után azonban a civil és az üzleti életben is terjedni kezdett a nyilvános kulcsú titkosítás.

Az RSA nyilvános kulcsú titkosításra specializálódott szoftvercég, amely időről időre pénzdíjas versenyeken, az internetezőkkel tesztelteti technológiáját. A számítógépek gyorsan bővülő számítókapacitásával a technológiát folyamatosan fejleszteni kell, egyre hosszabb kulcsokat kell alkalmazni, hogy „nyers számítóerő”-vel (brute force) ne legyen feltörhető a titkosítás. Az 56 bites kulcsú RC5-kódolt üzenet megfejtésére 1997-ben leleményes fejlesztők Distributed.net néven megosztott számítógépes projektet indítottak, amelyhez a kliensprogram letöltésével és futtatásával – a SETI@Home-hoz hasonlóan – bárki csatlakozhatott. A csapatok a 72057594037927936 lehetséges kulcsból keresték, és még abban az évben meg is találták az egyetlen jót, amellyel a kód visszafejthető. Az RSA ezután egy 64 bites kulcsú feladványt közölt, amellyel 2002-ig elbíbelődtek a kódtörők. Jelenleg a 72 bites kulccsal kódolt üzenet megfejtése folyik, az itt is szereplő magyar csapat, az STB+ Team Hungary (lásd interjúnkat az egyik alapító taggal) az 56 bites törés során a 18. helyen végzett a rangsorban. A Distributed.net-hez mára több mint félmillió számítógép csatlakozott.

A SETI@Home és a Distributed.net sikerén felbuzdulva több tucat hasonló projekt indult, elsősorban tudományos célokkal. A Stanford Egyetem kémiai laboratóriuma például az internetezők gépeit használva kíván visszafejteni ismert proteinstruktúrákat a génszekvenciák végigpróbálgatásával. A Genome@Home az internetezők szabad processzorkapacitásával proteinenként több ezer lehetséges génszekvenciát próbál végig, amelyeket összehasonlít a Human Genome Project géntérképével. A program a gének és a proteinek kapcsolatát kutatja, s talán fényt deríthet az emberi gének kétharmadának eddig ismeretlen funkcióira. Egy hasonló kezdeményezés, az Intel-UD Cancer Research Project keretében több százmillió molekula rákellenes hatását értékelték olyan módon, hogy egy számítógépes modellben vizsgálták négy, a leukémia kialakulásában kulcsszerepet játszó fehérjére gyakorolt hatásukat.

A rákkutatási projekt gazdája az a United Devices (UD) nevű cég, amely néhány éve összegyűjtötte az e téren korábban jobbára lelkesedésből dolgozó szakembereket: az RSA-törésben jeleskedő Distributed.net fejlesztőgárdáját csakúgy, mint a SETI@Home programot gründoló és igazgató David Andersont, aki jelenleg a UD technológiai igazgatója is. Az UD MetaProcessor névre keresztelt, a Napster fájlcsere-hálózattal is rokon vonásokat mutató P2P (peer-to-peer, vagyis „társfelhasználói”) rendszere képes bármely nagy processzoridőt igénylő feladatot az önként jelentkezők számítógépeinek százezrei, sőt milliói között megosztani: a most több mint hárommillió számítógéppel működő program kínálatában a rákkutatás mellett proteinkutatás is szerepel. A nemzetiség vagy mondjuk az operációs rendszer szerint csapatokba szerveződő felhasználók versengését a UD is naprakész statisztikákkal élénkíti.

A United Devices ugyanakkor értékesíti is a „filantróp” projektekben szerzett tapasztalatát, kereskedelmi célú megosztott számítástechnikai rendszereket is építenek új számítógépekből vagy a megrendelő más célú hardverállományának szabad kapacitásaira, igény szerint. Hosszú távon azt sem tartják elképzelhetetlennek, hogy az interneten toborzott önkéntesek kereskedelmi célú projektekben vegyenek részt, és juttatásokban részesüljenek a felajánlott processzoridőért, így létrejöhet egy olyan új piaci szegmens, ahol a megrendelő hardvert nem, csak alkalmazásfejlesztést és számítási kapacitást vásárol az ilyesmire szakosodott vállalatoktól, megjelenhetnek a „rendszeridő-brókerek” és létrejöhet a „rendszeridő-tőzsde” is. Tavaly novemberben az IBM is az UD technológiáját választotta ki az általa működtetett önkéntes, közcélú megosztott infrastruktúra, a „World Community Grid” működtetésére.

Bodoky Tamás

Csináld magad klímakutatás

A SETI@Home által kifejlesztett megosztott számítástechnikai platformon alapul az a kísérlet is, amelynek célja a 21. századi klíma modellezése, és annak megállapítása, hogy mekkora esélye van egy a közeljövőben bekövetkező éghajlati katasztrófának. Az egyetemi projekt gazdái az önkéntes felhasználókat arra kérik, hogy a kísérlet honlapjáról (climateprediction.net) töltsék le, és futtassák azt a programot, amely a 21. század klímaváltozásait modellezi, és éghajlati adatokat elemez. Az online klímaprojektben több angol egyetem és a Brit Meteorológiai Intézet fogott össze azzal a céllal, hogy „egy átfogó, az egész világra kiterjedő, valószínűségalapú előrejelzés”-t adjanak a századunkban várható éghajlatváltozásokra vonatkozóan. A projekt vizsgálja, hogy a globális felmelegedés miatt változik-e a Golf-áramlat, és ha igen, akkor az milyen következményekkel járhat. A projekt népszerűségét nagyban növelte a tavaly bemutatott, „Holnapután” című hollywoodi mozi, amely egy klímakatasztrófa következményeit ábrázolja.

A legnagyobb ismert prímszám

Az internetezők felesleges gépidejét hasznosító megosztott projekt számolta ki a jelenleg ismert legnagyobb prímszámot is: a Mersenne-prím-kereső projekt (www.mersenne.org) keretében tavaly májusban felfedezett, több mint 7,2 millió jegyű prímszám már a hetedik, melyet az elosztott számítási kezdeményezés résztvevői talál-tak. Az előző rekordnagyságú prím 6,3 millió, az az előtti „csak” 4 millió számjegyű volt. Egy 26 éves egyetemista, Michael Shafer gépe találta meg a gigantikus prímet, a Michigan State University egyik termében zümmögő, 2 gigahertzes Pentium procesz-szoros gép egyike volt a projektben részt vevő 211 ezer PC-nek, melyet hatvanezer önkéntes regisztrált. A Marin Mersenne francia szerzetesről elnevezett Mersenne-prí-mek speciális, 2p-1 alakú prímszámok, ahol a p maga is prím.