Was ist verteiltes Rechnen? - Ein Text für Unwissende

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Hallo,
ich verfasse gerade in einer internen Zeitschrift einen Artikel zu DC und da sicherlich einige von euch auch gerne mal jemandem aus dem Bekanntenkreis rekrutieren, stelle ich den Text für diesen Zweck zur Verfügung. Leider muss ich unter 800 Wörtern bleiben, aber ich arbeite noch an mehreren Nebenversionen, die noch weitere Aspekte beinhalten.
Ich hab den Text extra so geschrieben, dass er vielfältig eingesetzt werden kann (recht neutraler Standpunkt, keine direkte Anrede etc). Wenn es Verbesserungsvorschläge gibt, bin ich da natürich für offen, allerdings ist der Spielraum recht klein, was die übrigen Wörter betrifft.
Übrigens ist der Text noch nicht orthografisch aufgearbeitet, wer einen Rechtschreibfehler findet, weist mich bitte darauf hin. :)

Version 1:

Forschung im 21. Jahrhundert

Die Art zu Forschen hat sich über die Jahrtausende stark verändert und immer mehr spezialisiert. Früher konnte man beim Baden noch physikalische Gesetze entdecken, heutzutage rechnen gewaltige Rechenfarmen zur der Überprüfung von Theorien, Formeln und zur Erstellung von Simulationen.
Die Forschungsprojekte sind sehr umfangreich geworden und damit auch die Ansprüche an die Forschungsinstrumente und Rechenressourcen, die zur Verfügung stehen müssen. Das führt häufig zu einer Abhängigkeit eines Forschungsprojektes von den Geldgebern, die finanzielle Interessen verfolgen können und damit die Forschung lenken. Wichtige Forschungsprojekte können nicht umgesetzt werden, wenn das Geld fehlt.

Das war zumindest im 20. Jahrhundert so.

Im 21. Jahrhundert hat sich das geändert, da wir nun eine Infrastruktur haben, die es uns ermöglicht, sehr viele Informationen sehr schnell überall auf der Welt abzurufen und zu versenden.
Diese globale Informationsstruktur, die sich in sehr interessanten und hilfreichen Projekten wie Wikipedia oder kostenlosen Betriebssystemen niedergeschlagen hat, ermöglicht auch der wissenschaftlichen Forschung eine neue Perspektive.
Der Rechenaufwand, der benötigt wird, um die gewaltigen Datenmengen zu sortieren und zu bearbeiten, muss nicht länger an einem zentralen Punkt betrieben werden. Rechenfarmen sind extrem teuer und für viele Forschungsprojekte unerschwinglich. Das ist bereits in den reichen Ländern der Welt ein Problem, in den armen Ländern kann Geldmangel für gesamte Forschungszweige zum Verhängnis werden.

Durch das Internet entfällt aber die Notwendigkeit einer Rechenfarm, da die Rechenprozesse nicht länger zentral stattfinden müssen, sondern verteilt an vielen Orten gleichzeitig stattfinden können. Die Universität Berkeley hat eine Plattform entwickelt, die es Forschungsprojekten ermöglicht, winzige Teile ihrer Rechenprozesse im Internet „zum Download“ anzubieten. Das bedeutet, dass jeder Besitzer eines Computers (mit Internetanschluss) sich einen solchen Minirechenprozess zu besorgen und diesen dann ausrechnen kann.
Dies geschieht über eine spezielle Software, die man sich kostenlos herunterladen und installieren kann. Diese Software namens BOINC verwaltet dann voll automatisch die Rechenprozesse und sorgt dafür, dass man immer genügend „Arbeit“ hat.
Dieser Prozess wird als „verteiltes Rechnen“ oder „distributed computing“ bezeichnet.

Aber was passiert da eigentlich mit dem Computer?
Durch BOINC bekommt der Computer die winzigen Teilarbeitsprozesse zugewiesen. Der Prozessor rechnet diese Teilarbeitsprozesse (die auch „work units“ genannt werden) daraufhin aus. Im Anschluss daran wird das Ergebnis zurück an das Forschungsprojekt geschickt. Die Arbeit findet also zu Hause statt. Deswegen tragen die Forschungsprojekte auch meist ein @Home (also at home) im Namen.
Aktuelle und inzwischen auch ältere Computer sind in der Regel mit den Aufgaben, die sie im Alltag ausführen müssen, nicht ausgelastet. Beim normalen Bürobetrieb (also Surfen, Tippen etc) sind nur ungefähr 5% des Prozessors ausgelastet. Die anderen 95% liegen einfach brach.
Und genau diese ungenutzten Ressourcen kann man der Wissenschaft durch das Programm BOINC zur Verfügung stellen.
Das bedeutet, dass im Hintergrund Forschungsarbeit verrichtet wird, während man selbst am Computer sitzt und arbeitet.
Dank BOINC hat man also die Möglichkeit, aktiv an der wissenschaftlichen Forschung teilzunehmen, ohne dass man dabei selbst etwas tun muss. Man spendet nicht benötigte Rechenkraft.
Die Bandbreite der Forschungsprojekte, die auf das verteilte Rechnen zurück greifen, ist inzwischen groß. Man kann sich also aussuchen, ob man seine Rechenleistung der krankheitsspezifischen Proteinforschung, dem Ausrechnen von Klimasimulationen oder der Ausbreitung und Bedeutung von Malaria in Afrika zur Verfügung stellen möchte.
Es gibt auch „exotische“ Projekte, bei denen man etwa seine Rechenleistung für die Suche nach außerirdischem Leben im All spenden kann, aber das ist die Entscheidung jedes Einzelnen, welche Projekte er unterstützt.

Mein Schwerpunkt liegt auf dem Projekt Poem@Home des Forschungszentrums Karlsruhe.
Bei Poem@Home geht es grob gesprochen um Proteinforschung. Zu den konkreten Zielen ein Zitat aus dem Wikipedia-Beitrag:
„POEM@HOME versucht folgende Ziele zu erreichen:
Vorhersage der biologisch aktiven Struktur von Proteinen
Verständnis über die Signal-verarbeitenden Mechanismen, während der Interaktion verschiedener Proteine miteinander.
Verständnis über Krankheiten die auf Protein -Fehlfunktionen oder -Aggregationen beruhen
Entwicklung neuer Medikamente auf der Basis dreidimensionaler Strukturen biologisch wichtiger Proteine“
Dieses Projekt würde ohne die aktive Beteiligung von Freiwilligen auf der ganzen Welt sicherlich nicht existieren können.
Deshalb ist jeder aufgefordert, die Chance wahrzunehmen, mit minimalem eigenen Aufwand einen maximalen Forschungsbeitrag zu leisen.
Dazu muss man folgende Schritte unternehmen:
1.Man geht auf die offizielle Website und lädt sich das Programm Boinc herunter. http://boinc.berkeley.edu/
2.Man installiert das Programm.
3.Man wählt ein Projekt aus und meldet sich dort an.

Der Aufwand beträgt einmalig ca. 5-10 Minuten. BOINC muss im Normalfall nicht weiter betreut werden.
Wer weitere Informationen über das verteilte Rechnen und Boinc haben möchte oder Fragen oder Probleme zu/mit diesem Thema hat, der findet im Internet viele nützliche Informationen oder kann sich auch einfach direkt an mich wenden.

Distributed Computing ist eine tolle Sache und ich hoffe, dass ich mit diesem Beitrag vielleicht den einen oder anderen für das Thema gewinnen konnte.

Version 2:
[...]
Distributed Computing ist eine tolle Sache und ich hoffe, dass ich mit diesem Beitrag vielleicht den einen oder anderen für das Thema gewinnen konnte.

Zusatz: Risiken und Nebenwirkungen:
BOINC ist eigentlich eine sehr problemlose Software, aber:
Dadurch, dass BOINC den Rechner auslastet, kann es zu Komplikationen kommen. Das liegt aber nicht am Programm selbst, sondern am jeweiligen Computer. Schlechte oder defekte Computer können Probleme verursachen, wenn sie stärker als gewöhnlich belastet werden (zum Beispiel unvorangekündigte Neustarts). Daraus kann man zwei Schlüsse ziehen.
Entweder: BOINC ist nichts für mich, ich deinstalliere das Programm wieder.
Oder: Mein Computer ist nicht ganz in Ordnung, ich sollte mich darum kümmern.

Inzwischen wird BOINC von einigen Computerenthusiasten bereits verwendet, um Computer auf ihre Stabilität zu überprüfen.

Je nach Zielgruppe kann dieser Absatz auch noch eingeflochten werden:
Übrigens kann das verteile Rechnen auch viel mehr sein. Der normale Benutzer bekommt von BOINC nur einmal sehr kurz etwas mit. Er lädt sich schnell die Software Boinc herunter, installiert diese und meldet sich anschließend bei einem oder mehreren Projekten seiner Wahl an. Das dauert 5-10 Minuten und danach gibt es keine Notwendigkeit, sich mit dem Thema distributed computing noch weiter zu beschäftigen.
Aber es geht auch anders. Um die Motivation zu steigern, erhält man für jede fertiggestellte Aufgabe Punkte. Eigentlich sind diese Punkte völlig bedeutungslos, aber sie schaffen Vergleichbarkeit. Ich kann also sehen, ob ich mehr Arbeit geleistet habe als mein Freund. Das steigert die Motivation ungemein. Außerdem kann man sich mit anderen Spendern zu einer Gruppe zusammenschließen und die Punkte werden dann zusätzlich der Gruppe gutgeschrieben. Konkurrenz besteht also sowohl innerhalb der Gruppe als auch außerhalb.
Es kann dazu kommen, dass sich zwei Gruppen miteinander duellieren. Bei diesen Wettrennen kann es darum gehen, eine bestimmte Punktezahl zuerst zu erreichen oder in der Platzierung des jeweiligen Projektes die andere Gruppe zu überholen. Das kann dann leicht surreale Züge annehmen. Man beginnt, den Computer länger an zu lassen, um die Arbeitszeit zu erhöhen. Damit erreicht man einige Punkte mehr. Schnell merkt man, dass diese Punkte nicht ausreichen und man noch mehr Punkte haben möchte, um seine Platzierung zu verbessern. Also wird der Computer aufgerüstet um mehr Arbeit in der gleichen Zeit zu schaffen. Allerdings ist auch hier wieder bald ein Punkt erreicht, an dem man sich denkt, dass noch mehr Leistung haben möchte. Es führt also kein Weg an einem weiteren PC vorbei.
Es gibt einige, die sich das verteilte Rechnen zum Hobby gemacht haben und viel Zeit und Geld investieren, um ihre Platzierung zu verbessern. Mit zwei Rechnern ist es nicht getan, nicht wenige haben mehrere Computer mit mehr als einem Kern (oft sogar Quadcores) ausschließlich für Boinc angeschafft. Manch einer hat sogar eine eigene Rechenfarm zuhause für allein diesen Zweck.
 
Zuletzt bearbeitet:
Den Text finde ich gut.
Ich persönlich würde aber noch einen Satz aufnehmen, der darauf hinweist, dass gerade moderne CPUs bei Vollauslastung gegenüber dem "idle" mehr elektrische Leistung umsetzen.
 
Meine Kritik:

Ich denke das der Hinweis auf "Schwanzmurkscredits" eher überflüssig ist. Was mir fehlt, ist der tatsächliche Nutzen des Teilnehmers.

Wer kann an den Forschungsergebnissen wie teilhaben und gibt es bereits erzielte Erfolge.

Das würde ich spontan denken.

PS: Ich weiß nicht, aber der dritte Absatz hat in einem neutralen Bericht nichts zu suchen.
 
Warum kommst du erst jetzt damit? Vor ein paar Wochen hätte ich das brauchen können, da habe ich eine Powerpoint-Präsentation zusammen gestellt. Das hat immerhin zu einem neuen Cruncher hier geführt!;D
Zum Text: Ich würde aber auch erwähnen, das der Stromverbrauch dadurch steigt. In der aktuellen c't ist ein Artikel darüber.
 
Warum kommst du erst jetzt damit? Vor ein paar Wochen hätte ich das brauchen können, da habe ich eine Powerpoint-Präsentation zusammen gestellt. Das hat immerhin zu einem neuen Cruncher hier geführt!;D
Zum Text: Ich würde aber auch erwähnen, das der Stromverbrauch dadurch steigt. In der aktuellen c't ist ein Artikel darüber.

Über steigenden Stromverbrauch bei DC? *buck*
 
Knapp 20 Seiten über Boinc, LHC und auch über den zusätzlichen Stromverbrauch, wenn du nebenbei Boinc betreibst
 
1. Oliver Lau (ola)
Alle für einen

Verteiltes Rechnen übers Internet mit BOINC & Co.

Report,Verteiltes Rechnen,Distributed Computing, BOINC, SETI@home, climateprediction.net, Proteine falten, Grids, Cluster, verteiltes Rechnen, virtueller Supercomputer, Grid Computing

c't 21/08, Seite 140
 
Wow, hat es auch mal was abseit von "die 64 geheimsten Tricks um Windows Vista schneller zu machen" in die c't geschafft ;D*buck*

Würd ich glatt kaufen wenn es die hier geben würde... )((
Vielleicht zuschicken lassen *noahnung*
 
Wow, hat es auch mal was abseit von "die 64 geheimsten Tricks um Windows Vista schneller zu machen" in die c't geschafft ;D*buck*
Der beste Trick dürfte sein "format c:" ... sollen Windows-Nutzer besser bei XP bleiben ... aber Vista halte ich persönlich für Murks
 
Der beste Trick dürfte sein "format c:" ... sollen Windows-Nutzer besser bei XP bleiben ... aber Vista halte ich persönlich für Murks
Gut, das ist Deine Meinung. Aber könntet ihr zwei bitte den Thread sauber halten? Jeder Thread beginnt mit Thema XYZ und endet mit Kaffee und Kuchen bei Mutters. *suspect*
 
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