Středa 30. listopadu 2022, svátek má Ondřej
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Středa 30. listopadu 2022 Ondřej

Nemáte šicí stroj? Pomoci můžete i zapřáhnutím svého počítače

aktualizováno  29. dubna 9:57
Během posledních třinácti dní se tým TechnetCZ v projektu Folding@Home, který pomáhá vědcům v boji s koronavirem, posunul z 354. příčky na 302. (z celkových 252 556 týmů). Dohromady jsme - tedy, naše počítače - odbavili více než 102 000 pracovních jednotek. Děkujeme, skvělá práce! Budeme rádi, když se k nám připojíte i vy.

Pusťte svůj počítač do boje s koronavirem. Připojte se k týmu TechnetCZ | foto: Getty Images

Máte-li slušný počítač, nainstalujte si potřebnou aplikaci a připojte se k nám zadáním čísla 236157. 

Je více než jasné, že virus SARS-CoV-2 ze společnosti jen tak nezmizí. Restrikce nouzového režimu, omezení shromažďování, zvýšená hygienická opatření a případná „chytrá karanténa“ by měly šíření zpomalit tak, aby lidem s vážnějším průběhem onemocnění covid-19 byl zdravotní systém schopen v potřebné míře pomoci.

Ohrožení pomine až s úspěšným vyvinutím vakcíny a účinného antivirotika a právě na tom teď mnohé vědecké týmy pracují. Jednou z klíčových potřeb je poznat, jak se virus chová a jak funguje. A důležitou oblastí pro pochopení, jak se virus uchytí na hostitelských buňkách a jak mu toto zachytávání (nakažení hostitele) co nejvíce zkomplikovat, je takzvané skládání bílkovin.

Největší projekt distribuovaných výpočtů využitý pro výzkum koronaviru se jemnuje Folding@Home a stojí za ním Pande Lab Stanfordovy univerzity. Projekt se jinak zaměřuje zejména na Alzeimerovu, Huntingtonovu a Parkinsonovu chorobou, Ebolu, Zika virus, horečku Dengue a další. Menší projekt, který nyní pracuje na SARS-CoV-2 se nazývá Rosetta@Home (běží v rámci platformy BOINC) a stojí The Baker Lab univerzity ve Washingtonu.Jindy se tento projekt zaměřuje zejména na výzkum HIV, Malárie, Alzheimerovy choroby, Herpes simplex, a pomohl s vývojem vakcín proti bakteriální infekci Anthrax.

Není mnoho možností, jak může člověk bez specifického vzdělání a odbornosti pomoci s vývojem léku proti závažné chorobě. Díky projektu Folding@Home však můžete i vy přispět tím, že vědcům darujete výkon svého počítače ve chvíli, kdy jej sami nevyužijete.

Výzkum koronaviru je nyní světovou prioritou, a proto se vědcům za tímto účelem rozhodly nabídnout veškerý dostupný výkon i projekty pro takzvané distribuované výpočty. Ty vychází z myšlenky, že když je obrovská hromada práce rozdělena na stovky tisíc či miliony dílčích úkolů, které jsou rozeslány ke zpracování velkému množství spolupracujících domácích a firemních počítačů po celém světě, tak jsou výsledky hotové řádově rychleji, než by to dokázal jakýkoli superpočítač, který by si vědci mohli dovolit pořídit a provozovat. Důkazem budiž, že výpočetní síla největšího projektu zapojeného do výzkumu koronaviru, Folding@Home, má již více než patnáctinásobný výkon oproti nejvýkonnějšímu superpočítači na světě.  

Součástí této výpočetní síly se přitom může stát každý trochu výkonnější počítač – i ten váš, například v rámci našeho redakčního týmu TechnetCZ (s identifikačním číslem 236157).

Přidejte se k nám

Jak na to: 

  • Na webu projektu si stáhněte F@H klientskou aplikaci a nainstalujte ji. 
  • Po spuštění zadejte své jméno/přezdívku (zvolte si cokoli, co není obsazené). 
  • Pokud se chcete přidat k týmu TechnetCZ, do kolonky „team number“ vyplňte 236157
  • Pokud chcete svoji přezdívku chránit (aby pod stejným jménem nevystupoval ve statistikách i někdo jiný, nechte si vygenerovat bezpečnostní číselnou sekvenci).

Doplňkové nastavení:

  • SARS-CoV-2 nemá v aplikaci speciální volbu, výběr probíhajících projektů nechte na „any disease“. Vše pro koronavirus má přednost – pokud bude váš stroj počítat něco jiného, nebyly pro tento projekt volné pracovní úkoly (a generují se další)
  • V nastavení výkonu je vhodné zvolit „Full“ a „While I’m working“. Pokud by nastala situace, že by vás takto vytížený stroj zdržoval nebo obtěžoval hlukem, můžete počítači zakázat pro projekt počítat ve chvíli, kdy na něm pracujete, a věnovat tak jen čas, kdy u počítače nesedíte.

Je můj počítač vhodný?

Folding@Home distribuuje pracovní jednotky jak pro zpracování na hlavním procesoru počítače (CPU), tak i grafickém procesoru (GPU). Využít lze každý novější vícejádrový procesor Intel nebo AMD, z výběru bychom vynechali jen tablety a tenké ultrabooky, které by buď nabídly příliš nízký výkon, nebo se přehřívaly. Zcela ideální jsou herní počítače (s herními grafickými kartami) a výkonné pracovní stanice (s profesionálními grafickými kartami typu Nvidia Quadro).

Bez přestávky jede i Acer ConceptD 500 osazený procesorem Intel Core i9-9900K (s 16 výpočetními jednotkami) a grafickou kartou Nvidia Quadro RTX4000, na kterém jsme tým TechnetCZ rozběhli.

Folding@Home na Acer ConceptD 500 běží za tým TechnetCZ již 43 dní.

Za tu dobu odevzdal více než 4 800 spočítaných pracovních úkolů a spotřeboval přitom více než 140 kWh elektrické energie – při běžné domácí sazbě je to přes 700 korun. Ve většině případů to bude méně – toto je poněkud nadstandardně výkonná konfigurace.

Dvě uživatelská rozhraní klienta Folding@Home, nalevo „pokročilé“, napravo „webové“. V nich vidíte průběh práce a případně můžete měnit různá nastavení.

Počítač může pracovat buď nonstop, nebo jen v časech, kdy jej nepoužíváte – více o tom píšeme v předchozím boxu. V obou případech je dobré jej na noc nevypínat a nechat jej pracovat.

Občas se stane, že počítač přestane pracovat a čeká na další úkol, protože při předchozích „žádostech o práci“ žádnou nedostal. Zpravidla stačí aplikaci vypnout a zapnout (a tím resetovat time-out na žádost o novou práci) a výpočty se za chvíli rozjedou. Stává se to ve chvílích, kdy nejsou připravené pracovní jednotky (předchozí dávka byla rozebrána, další se generuje) nebo kdy jsou rozdělovací servery projektu vytížené tak, že neodpovídají (dochází vlastně k přátelskému DDoS útoku). Toto byl větší problém před cca třemi týdny. Tým v Pande Lab opakovaně posílil serverovou infrastrukturu a nyní většinu času vše funguje.

Co se vlastně počítá a má to vůbec smysl?

Předem upozorňujeme, že následující přiblížení problematiky je zhruba na úrovni dětského leporela a slouží pouze pro základní ilustraci, co se v rámci Folding@Home počítá. 

Tělo viru, tedy jedna virová částice, je tvořena bílkovinami, tukem a nukleovými kyselinami. Zatímco nukleová kyselina tvoří onu „škodlivou nálož“, tedy genetickou informaci ovlivňující fungování zasažené buňky, bílkoviny jsou klíčové z hlediska šíření virů (a tuk pomáhá držet celek pohromadě). Pomocí  takzvaných „spike proteins“, které si můžete představit jako malé ostré bílkovinové hroty, se virus přichytne k enzymu ACE2, který je v lidském těle na povrchu buněk v plicích, arteriích, srdci, ledvinách a střevech. A v tu chvíli začně škodit.

Samotný proces uchycení není pouze otázka „napíchnutí“ se viru na enzym, ale velmi složité a rychlé sekvence pohybů, při níž virus odhalí a aktivuje vazebné rozhraní, kterým se k lidské buňce naváže. Právě prozkoumání a pochopení pohybu a otevírání hrotu pro navázání na enzym lidské buňky je klíčem k tvorbě účinného léčiva – to musí novým vazbám na lidské buňky zamezit a stávající přetrhat.

To má ale zásadní háček – neexistuje zatím zařízení a metoda, které by tento proces a především výsledný otevřený stav dokázaly zachytit a zobrazit tak, aby jej vědci mohli prozkoumat.

Na řadu proto příchází počítačové simulace, které potřebný pohled umožní. Jde o dvoufázový proces. První se jmenuje FAST adaptive sampling (FAST proměnné vzorkování), které umožní „nahrubo“ roztřídit a zachytit specifické strukturální změny, přičemž důležité je i zachytit, jak dlouho která část procesu trvá (čím delší je trvání procesu, tím lépe lze na něj léčivo zamířit). V dalším kole se na základě reprezentativních vzorků provede obrovské množství simulací, které mají identifikovat a upřesnit další bílkovinné struktury a určit jejich relativní životnosti.

„Oba kroky jsou mimořádně výpočetně náročné. Pokud byste se simulaci pokusili pustit na jednom domácím počítači, měli byste štěstí, kdybyste v příštích sto letech viděli jen zlomek celého procesu. I s přiměřeně výkonným počítačovým klastrem, který provozujeme na Lékařské fakultě Washingtonovy univerzity, bychom tuto akci jen těžko zachytili. Tak dlouho ale na léčbu covid-19 nikdo čekat nechce,“ prohlásil Greg Bowman z Bowman Lab výše zmíněné univerzity v St. Louis, jehož tým výpočetní sílu F@H také využívá.

Některé projekty běží na CPU, jiné na GPU. Naprostá většina z nich se teď týká SARS-CoV-2.

To byl pro ilustraci jen jeden z příkladů, k čemu jsou statisíce domácích a firemních počítačů v rámci boje s koronavirem využívány. O dalších se dočtete na stránkách projektu. Jedním z novějších je simulace screeningu různých molekul, které jsou potencionálními adepty na takzvané inhibitory, tedy molekuly zabraňující enzymatické reakci při spojení s bílkovinou viru. Simulacemi chce tým vybrat skupinu nadějných molekul, které budou syntetizovat pro reálné testy.

Ano, či ne?

Odpověď na otázku „Má to smysl?“ zní: „Rozhodně ano!“. Výzkumné týmy mají k dispozici výkon, který jim dovolí uskutečnit simulace v rekordně krátkém čase, a proto se mnohem rychleji posouvat k výsledku – v tuto chvíli léku a vakcíně proti koronaviru. Nutno podotknout, že ani ve chvíli, kdy se koronavirus zařadí po bok dříve extrémně nebezpečných a dnes zvládnutých virových nákaz, není důvod F@H ze svých počítačů mazat. I ostatní běžící projekty řeší velmi závažná onemocnění, která jsou pouze dočasně koronavirem zastíněna. A i když se o tom v běžných časech příliš nemluví, distribuované výpočty přináší výsledky – jen Pande Lab publikoval 223 recenzovaných článků vzniklých na základě výsledků projektu Folding@Home.

  • Nejčtenější

Chřestýši pro Ukrajinu. Protiletadlový systém vznikal původně pro JAR

Ukrajinu podporuje dodávkami zbraní celá řada zemí. V pondělí 20. listopadu oznámil francouzský ministr obrany...

Zlaté, šedé i modré fajfky. Musk chystá pro Twitter „bolestivý“ systém účtů

Nový majitel sociální sítě Twitter zveřejnil novinky v systému ověřených účtů. Nově se mají dělit na několik kategorií....

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

PODCAST: Vodu z Dněpru nepijte. Utopilo se v něm hodně ruských vojáků

Podcast Náš spolupracovník Tomáš Kolařík se vypravil do ukrajinského Chersonu záhy po jeho osvobození. Během týdne pobytu ve...

Letci císaře pána jako první potopili ponorku, a nikoho při tom nezabili

Přestože rakousko-uherská monarchie disponovala v porovnání s jinými mocnostmi relativně malými počty letadel a potažmo...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

ESA vybrala nové astronauty, v záložním týmu je český stíhací pilot Svoboda

Evropská kosmická agentura (ESA) představila nové kandidáty na astronauty. Do užšího výběru se dostal i stíhací pilot...

Cítím hořkost. Bývalý šéf mordparty poprvé promluvil o svém odchodu

Premium Nejznámější český kriminalista Josef Mareš sloužil u policie téměř třicet let, stál za objasněním řady vražd a...

Jím jednou denně a často mi stačí spát jen čtyři hodiny, říká kardiolog Neužil

Premium Mluví rychle, a i když sedí, máte pocit, že je v neustálém pohybu. Jinak by nejspíš nemohl stihnout to, co dělá. Petr...

Poté, co se vyrojil Řezník, jsme v podstatě mainstream, říkají Morčata na útěku

Premium Místo ženy se v hitu od Mandrage hledá děda a ve známé písni Richarda Müllera o tom, že kvůli poruše výtahu musí jít...

Přidejte další vrstvu zabezpečení a přihlašujte se jednou aplikací

Přihlašovat se prostřednictvím jména a hesla je nedostačující. Standardem se stává vícefázové ověření. Jde o hlavní...

Majitel Facebooku chce umělou inteligencí kontrolovat Wikipedii

Společnost Meta, která vlastní sociální síť Facebook, se chystá pustit svůj systém strojového učení na kontrolu citací...

Šest věcí, které byste u Windows nikdy neměli dělat

Provést změnu zdánlivě jednoduché věci v operačním systému Windows se nemusí vyplatit. Může to ohrozit nejen jeho...

Dejte si pozor na omylem aktivované klávesy, i na ty dnes již nepoužívané

Ať už jde o aktivovaný Caps Lock, deaktivovaný Num Lock, zapnuté přepisování písmen v textovém editoru, či omylem...

Ivan Trojan si s manželkou vypořádal majetek, bulvár spekuluje o rozvodu

Ivan Trojan (58) a Klára Pollertová-Trojanová (51) si v září podle veřejně dostupných dokumentů vypořádali společný...

Přemýšlím o sebevraždě, říká Obermaierová kvůli plynu a drahým energiím

Herečka Jaroslava Obermaierová (76) prozradila, že má strach z drahých energií a nedostatku plynu. Kvůli tomu dokonce...

Vsadil na neobvyklý nápad, už má 35 zaměstnanců a rostou i do světa

Lukáš Legát začal podnikat před devíti lety. Z původně garážové firmy je dnes společnost s pětatřiceti zaměstnanci,...

Raketa byla Ukrajince, nebo Rusa? rýmuje Nohavica na kanálu Bobošíkové

Problematiku rakety dopadlé na polské území zpracoval ve své nové písni Jaromír Nohavica. „Ta raketa byla Ukrajince,...

Na Účastníky zájezdu už se mě ptaly i moje děti, směje se Jitka Kocurová

Moderátorka, příležitostná herečka a 2. vicemiss ČR 1999 Jitka Kocurová se na veřejnosti objevuje sporadicky. Péče o...