Миллионы компьютеров для нужд модернизации

В 2029 году компьютер «Скайнет», захвативший власть, отправляет в прошлое, в 1984 год, Терминатора, чтобы убить будущую мать лидера повстанцев Сару Коннор. Сюжет фильма, ставшего классическим, по-прежнему кажется фантастикой. Однако мы, живя в 2010 году, находимся в том будущем, который предсказал Джеймс Кэмерон.

Нас окружают машины — умные машины, которые с каждым годом становятся всё совершеннее. Искусственный интеллект так и не был создан, но побочные результаты его разработки принесли плоды, жизнь без которых мы уже не представляем. «Скайнет», по сути, осуществился — но это не единый суперсервер, спрятанный в бункере, а вся совокупность кремниевой техники, от сотовых телефонов до кухонных комбайнов.

Сегодняшние компьютеры — мечта шпиона 20 летней давности. По сравнению с тогдашним топовым «Креем» настольная персоналка — действительно, «Скайнет» из истории про Терминатора.

Что удивительно, прогресс в компьютерной отрасли случился не благодаря правительственным деньгам и проектам вроде «Сколково». Настоящая «гонка вооружений» развернулась уже после окончания холодной войны. Да, теоретические основы современных процессоров были заложены ещё тогда, однако, именно простые домашние пользователи своим кошельком профинансировали бурное развитие отрасли.

Причём главным двигателем модернизации стали не сложные таблицы, бухгалтерские программы и прочие инструменты, связанные с зарабатыванием денег. Основой прогресса стала обычная людская инфантильность.

Самыми мощными потребителями процессорного времени были и остаются компьютерные игры. «Человек играющий», впустую выкидывающий сотни часов своего времени, оказался более надёжным и более щедрым финансистом разработок хай-тека, чем все правительства и военные ведомства мира.

Первое время производители компьютеров игнорировали это явление. Все задачи с одинаковым успехом решал центральный процессор — его и развивали, разгоняли, выпуская модель за моделью. Но в конце 90-х в компьютере появилась ещё одна деталь, развитие которой резко ускорилось. «Периферия» обогнала «мозг». С точки зрения железа для игромана важнее всего качественная картинка, и «видеускорители», а потом и видеокарты стали стоить порой дороже, чем все остальные микросхемы вместе взятые. А высокая стоимость дала невиданный толчок к развитию. Наоборот тоже верно.

Впрочем, параллельно этому процессу развивались и суперкомпьютеры, предназначенные для серьёзных задач. Их скорости для специалиста из 80-х — тоже из области фантастики. Но мощности даже сверхбыстрых (и сверхдорогих) машин всё равно не хватает.

Первыми потребителями суперкомпьютеров стали военные. Их, прежде всего, интересовали ядерные исследования. Дело в том, что в 1996 году был принят Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. А до этого, в 1963-м, запретили взрывы в воздухе, под водой и в космосе. Последними пали подземные испытания. А до введения ограничений за год делали сотни таких «исследований», всего более 2 тысяч. Теперь же взрывы приходится моделировать в лабораторных условиях.

Вслед за этим суперкомпьютерами заинтересовались научные центры и исследовательские институты. На данный момент им принадлежит почти треть мировой вычислительной мощности.

Отдельную нишу занимают очень важные для простых людей пользователи сверхмощной техники — климатологи и метеорологи. Чем совершеннее машины, тем точнее прогноз. Директор российского Гидрометцентра Роман Вильфанд не устаёт жаловаться: у России нет возможности делать прогноз погоды на мировом уровне. Действительно, сайты вроде Weather.com часто дают более точную информацию, чем российский Gismeteo.ru. Новый суперкомпьютер в Гидромете запустили осенью 2008 года, однако в этом году он занимает 18 место в российском ТОП-50, и не попал в международный ТОП-500.

А самый мощный российский суперкомпьютер, «Ломоносов», установлен в МГУ. В мировом рейтинге он на тринадцатом месте. Всего в международном ТОП-500 сейчас 11 серверов. Совокупная производительность всех компьютеров российского рейтинга — 1 098,27 гигафлопс (триллионов операций в секунду), тогда как самая быстрая на данный момент машина более чем в полтора раза мощнее — 1 759 гигафлопс.

Вообще говоря, даже эти машины назвать «российскими суперкомпьютерами» язык не поворачивается. Отечественное в них, как правило, только электричество. Ничего не поделаешь — Россия, похоже, навсегда отстала от мирового тренда развития этой отрасли. Попытки собрать что-то своё, «на коленке», были. Обычно это идея уровня «а давайте купим тысячу стандартных системных блоков и объединим их». Да, несколько дешевле, чем закупать настоящий высокопроизводительный сервер, однако, «своего» в таких разработках тоже немного.

Когда российские власти говорят о «модернизации» и «России, вперёд!», нужно понимать, что вперёд двигаться особенно-то не на чем. Впрочем, деньги на такую технику есть, она не стоит заоблачных миллиардов. Но стремления «вооружиться до зубов» в компьютерной сфере чиновники не проявили ни разу.

Конечно, нельзя ставить знак равенства между развитием современной науки и вычислительными мощностями. Однако, взаимосвязь прослеживается. И даже если разработки, требующие длительных расчётов, появятся в России массово, учёные получат свои данные спустя годы.

Но выход есть.

Вернёмся к тому, что стоит у вас на столе. К персональному компьютеру. Как уже было сказано выше, он мощнее своих предшественников, занимавших целые этажи зданий, и требовавших для обслуживания сотен сотрудников. На нём, если иметь соответствующий софт, можно рассчитывать последствия ядерных взрывов, взламывать шифры, проводить все те актуальнейшие исследования, которыми занимается мировая наука. Причём вам для этого необязательно быть физиком-ядерщиком, климатологом или биологом.

В 1999 году был запущен проект SETI@Home — «поиск внеземного разума на дому». Добровольцам предлагается скачать небольшую программку, которая работает в фоновом режиме. Через интернет программа получает данные от радиотелескопов.

Создатели проекта из Калифорнийского университета в Беркли предположили, что любая внеземная цивилизация будет использовать радиосвязь (земные радиостанции можно поймать из ближайших звёздных систем на хороший приёмник). Если в радиосигнале будут периодически повторяющиеся элементы, их будет несложно обнаружить. Таким образом, добровольцам выпадет честь установить первый контакт с внеземной цивилизацией.

Программа работает незаметно для пользователя — используется только ту мощность процессора, которая в данный момент невостребована. Домашний компьютер редко когда бывает загружен более чем на 10%, а часто и вовсе простаивает. За это время программка делает необходимые расчеты и отсылает результаты обратно, на сервер. Пользователю ровным счётом ничего делать не надо — разве что раз в неделю заглянуть в статистику на сайте, «сколько он там нарешал».

За 11 лет существования полушуточный поиск пришельцев превратился в одну из самых крупных систем так называемых «распределённых вычислений». Помимо поиска зелёных человечков, на этой же платформе сейчас действует более 80 проектов, причём — весьма серьёзных. Там и физические, и математические, и медицинские исследования. Производительность системы — 4,7 петафлопс (квадриллионов операций в секунду). Это в 4 раза больше, чем может выставить весь российский ТОП-50. Но самое главное — организаторы тратятся только на постановку задачи, рассылку и сбор данных. Остальное делает миллион добровольцев по всему миру.

Волонтеры, подключившиеся к проекту, есть и в России. Если смотреть на раскрашенную карту, кажется, что их относительно много — РФ окрашена красным, то есть тем же цветом, что и США. Однако, по абсолютным цифрам мы отстаём от большинства небольших европейских стран, таких как Чехия или Польша (соответственно, в полтора и два раза).

Другой крупный проект распределённых вычислений называется Folding@Home. Его запустил Стэндфордский университет в 2000-м году. Тематика исследований более узкая, зато касающаяся каждого из нас. Учёные отсылают на обработку данные о поведении различных белков. Как предполагается, проект поможет найти лекарства от «болезней старости» — Альцгеймера, Паркинсона, диабета типа II, различных видов рака и раковых синдромов, а также склероза. То есть достигнутая продолжительность жизни в развитых странах — не предел, и подобные исследования, в конечном итоге, позволят людям жить ещё дольше. А там, глядишь, займутся и проблемой бессмертия. И решат её — ведь мощность позволяет.

Folding@Home моложе, но задействованных в нём добровольцев (а, следовательно, процессоров) ещё больше. Его пиковая производительность стремится к 10 петафлопс. В недалёком будущем, считают создатели, им удастся прибавить к этой цифре ещё один нолик. Добиться такой скорости удалось несколькими хитрыми приёмами — во-первых, большая часть задач решает видеокарта (которые в развитии местами обогнали процессоры). Во-вторых, к проекту подключили пользователей игровых приставок PS3. Их совокупная мощность заставит подвинуться почти любой суперсервер мира.

Карта распределения добровольцев Folding@Home по миру не менее показательна, чем предыдущая. Здесь приводится статистика не по странам, а по городам-точкам. Хорошо видно, что в России, по мировым меркам волонтерских вычислений, (по данным на май 2008 года) всего десяток райцентров и два крупных города — Москва и Санкт-Петербург.

То есть перед российскими учёными непаханое поле. Сагитировать людей поделиться своим компьютером, судя по мировому опыту, достаточно просто — стоит только этим заняться. В конце концов, у нас есть миллионы машин, установленных в многочисленных государственных учреждениях, где они просто греют воздух. Самая востребованная задача, которой загружают компьютер среднего российского клерка — это игра «Сапёр» и пасьянс «Косынка». Эти мощности могли бы обеспечить российской науке преимущество перед мировыми конкурентами.

Впрочем, есть ещё один вариант использования чужой техники. Это можно делать и без спроса. Этим занимаются вирусописатели. Они создают с помощью вредоносных программ-троянов так называемые «ботнеты». Координируясь с центром-сервером, миллионы узлов ботнета атакуют интернет-серверы, вызывая отказ в обслуживании, рассылают спам, накручивают статистику.

Эти сети можно поставить и на госслужбу (что уже случалось, когда «падали» серверы оппозиционных изданий). Если сталинская индустриализация росла из труда заключённых в лагерях и шарашках, то почему бы современному российскому государству не устроить электронный ГУЛаг для компьютеров своих граждан? Это и было бы первым шагом модернизации по-российски.