World Community Grid

World Community Grid — это некоммерческая распределённая вычислительная платформа, созданная корпорацией IBM для проведения научных исследований в области медицины, биологии, экологии и других наук. Проект использует добровольные вычислительные ресурсы персональных компьютеров, смартфонов и других устройств участников для обработки больших объёмов данных, требующих значительных вычислительных мощностей.

История

World Community Grid (WCG) был запущен 16 ноября 2004 года компанией IBM. Инициатива возникла на основе опыта, полученного в ходе проекта IBM «Grid for Humanity» (2003), который был направлен на борьбу с малярией. Первоначально платформа базировалась на программном обеспечении United Devices (UD), а в 2007 году перешла на открытую платформу BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), разработанную в Калифорнийском университете в Беркли.

К 2023 году в проекте приняли участие более 800 тысяч добровольцев из 80 стран мира, предоставивших суммарную вычислительную мощность, эквивалентную более чем 1 миллиону лет работы одного процессора. В 2020 году IBM передала управление платформой некоммерческой организации Krembil Research Institute, входящей в сеть здравоохранения University Health Network (Канада).

Принцип работы

World Community Grid использует технологию распределённых вычислений (grid computing). Задачи, требующие больших вычислительных ресурсов, разбиваются на тысячи мелких фрагментов (рабочих единиц), которые рассылаются на устройства участников. Каждый участник устанавливает на свой компьютер, планшет или смартфон специальное клиентское приложение (на базе BOINC), которое в фоновом режиме обрабатывает эти фрагменты, когда устройство простаивает. После завершения обработки результаты автоматически отправляются на серверы WCG, где они объединяются и анализируются.

Программное обеспечение

Для участия в WCG используется клиентское приложение BOINC, которое поддерживает операционные системы Windows, macOS, Linux, а также мобильные платформы Android (через приложение BOINC). Пользователь может выбирать, какие именно научные проекты поддерживать, и настраивать объём используемых ресурсов (процессор, память, дисковое пространство). Для корпоративных участников предусмотрена возможность развёртывания на серверах и рабочих станциях без вмешательства в основной рабочий процесс.

Научные проекты

За время существования WCG было реализовано более 30 научных проектов, охватывающих различные области. Ниже приведены некоторые из них.

Медицина и биология

• FightAIDS@Home (с 2005 года) — поиск лекарств от ВИЧ/СПИДа путём компьютерного моделирования взаимодействия потенциальных препаратов с вирусными белками. Проект возглавляется Институтом Скриппса (США).
• Help Conquer Cancer (2006—2009) — анализ трёхмерных структур белков, связанных с раком, для разработки таргетных терапий.
• Help Stop TB (2008—2012) — поиск новых соединений для лечения туберкулёза, включая штаммы с множественной лекарственной устойчивостью.
• OpenZika (2016—2019) — виртуальный скрининг миллионов химических соединений для поиска препаратов против вируса Зика.
• Mapping Cancer Markers (с 2013 года) — анализ генетических данных тысяч образцов раковых опухолей для выявления биомаркеров, позволяющих прогнозировать течение болезни и эффективность лечения.

Экология и энергетика

• Clean Energy Project (2008—2012, 2015—2017) — поиск новых материалов для органических солнечных батарей (фотовольтаики) путём моделирования свойств миллионов молекул.
• The Clean Energy Project Phase 2 — продолжение исследований с акцентом на перовскитные солнечные элементы.
• Say No to Schistosoma (2016—2019) — поиск лекарств от шистосомоза, паразитарного заболевания, поражающего более 200 миллионов человек в тропических регионах.

Фундаментальные исследования

• Computing for Clean Water (2007—2011) — моделирование свойств наноматериалов для фильтрации воды и удаления загрязнителей.
• Help Cure Muscular Dystrophy (2006—2008) — изучение белков, связанных с мышечной дистрофией.
• Microbiome Immunity Project (2016—2020) — анализ геномов бактерий, населяющих кишечник человека, для понимания их роли в иммунитете и аутоиммунных заболеваниях.

Участие и сообщество

Участие в World Community Grid является добровольным и бесплатным. Пользователи могут регистрироваться на официальном сайте, создавать команды (группы участников) и соревноваться в объёме выполненных вычислений. Сообщество WCG активно использует форумы для обсуждения проектов, технических вопросов и организации совместных усилий. В России и русскоязычных странах существуют команды, такие как «Russia Team» и «BOINC.RU», которые входят в число наиболее активных участников платформы.

Статистика

По состоянию на начало 2025 года:

• Общее количество зарегистрированных участников: более 1,2 миллиона.
• Количество обработанных рабочих единиц: более 5 миллиардов.
• Суммарное время вычислений: более 1,5 миллиона лет процессорного времени.
• Количество активных проектов: 5 (Mapping Cancer Markers, FightAIDS@Home, OpenPandemics, Smash Childhood Cancer, Africa Rainfall Project).

Критика и ограничения

Как и любая распределённая вычислительная система, World Community Grid сталкивается с рядом ограничений. Основные из них:

• Энергопотребление: Использование вычислительных ресурсов на устройствах участников приводит к дополнительному расходу электроэнергии, что может быть экологически неоправданным, если энергия вырабатывается из ископаемых источников.
• Скорость обработки: Результаты вычислений поступают неравномерно, так как зависят от активности участников и производительности их устройств.
• Конфиденциальность: Хотя WGC не передаёт личные данные участников, сам процесс обработки может быть использован для потенциального анализа поведения пользователя (например, по времени простоя компьютера).
• Конкуренция с облачными вычислениями: С развитием облачных платформ (AWS, Google Cloud, Microsoft Azure) и специализированных суперкомпьютеров (например, Summit, Fugaku) эффективность добровольных вычислений для некоторых задач снижается, хотя для массового скрининга соединений WGC остаётся конкурентоспособным.

Значение и наследие

World Community Grid стал одной из крупнейших и наиболее успешных платформ добровольных распределённых вычислений в мире. Его вклад в науку включает:

• Публикацию более 100 научных статей в рецензируемых журналах (включая Nature, Science, Journal of Medicinal Chemistry).
• Открытие нескольких перспективных соединений для лечения ВИЧ, туберкулёза и рака, которые прошли или проходят доклинические испытания.
• Создание крупнейших баз данных по взаимодействию белков с лекарственными соединениями, доступных для научного сообщества.

Проект также популяризировал концепцию «гражданской науки» (citizen science), когда обычные пользователи могут вносить вклад в фундаментальные исследования, не имея специального образования. В 2020 году в ответ на пандемию COVID-19 был запущен проект OpenPandemics, направленный на поиск лекарств от коронавируса и других вирусов с пандемическим потенциалом.

Источники

• Официальный сайт World Community Grid (IBM, 2004—2020; Krembil Research Institute, 2020—настоящее время).
• BOINC: Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (University of California, Berkeley).
• Научные публикации проектов WCG в журналах Nature, Science, Journal of Chemical Information and Modeling.
• Статистические данные сообщества BOINCstats.com.
• Отчёты IBM о корпоративной социальной ответственности (2005—2020).