Folding@home
Folding@home (oft auch kurz F@H oder FAH) ist ein Volunteer-Computing-Projekt der Stanford University zur Simulation der Faltung von Proteinen.
Das Projekt
Mittels Faltung (protein folding) nimmt eine Aminosäuresequenz die für die Proteinfunktion notwendige Raumstruktur ein. Fehler bei der Faltung (misfolding) werden im Rahmen der Krankheitsentstehung (Alzheimer, BSE bzw. Creutzfeldt-Jakob-Krankheit oder Krebs) diskutiert. Ziel des Projekts ist es, durch verteiltes Rechnen den räumlichen Aufbau bzw. den Aufbau von Proteinen zu verstehen und so die Entstehung und Heilung von daraus resultierenden Krankheiten zu erforschen.
Würde die Proteinfaltung lediglich auf den Rechnern der Universität Stanford simuliert, würde dies trotz hoher Rechenleistung der Universitätsrechner mehrere Jahrhunderte dauern. Ziel von Folding@home ist es daher, die benötigte Rechenleistung auf möglichst viele andere Rechner zu verteilen (Distributed Computing). Die beteiligten Rechner werden auf freiwilliger Basis von Unternehmen, öffentlichen Einrichtungen und Privatpersonen betrieben, die ihre Rechner und Rechenkapazität dem Projekt unentgeltlich zur Verfügung stellen. Damit wird die Rechenkapazität um ein Vielfaches erweitert, da der Hauptrechner nur noch die fertig erstellten Ergebnisse aufbereiten muss. Folding@home erreichte am 20. Mai 2016 eine Rechenleistung von über 100 PetaFLOPS. Derzeit hat das Projekt 70.994 aktive CPUs (mit insgesamt 293.611 Rechenkernen) und 31.413 aktive GPUs und erbringt eine Rechenleistung von 100,839 x86 PetaFLOPS bzw. 48,261 nativen PetaFLOPS (Stand: 20. Mai 2016).[1] Im Vergleich mit den aktuell schnellsten Supercomputern weltweit würde Folding@home damit den ersten Platz (Stand: Mai 2016) einnehmen. Zurzeit laufen mehrere Projekte, um die Rechenleistung um den Faktor 100 zu beschleunigen, ohne dass der Benutzer dafür neue Hardware benötigen würde.
Die Software
Jeder Benutzer eines PCs mit Windows, Mac OS X oder Linux kann ein Programm herunterladen, welches als Dienst im Hintergrund arbeitet. Die aktuelle Version (7.4.4) unterstützt Einkern- und Mehrkernprozessoren sowie unter Windows auch Grafikkarten von Nvidia und AMD. Für die PlayStation 3 gab es ebenfalls eine Version, die jedoch mittlerweile eingestellt wurde.[2] Mit über einer Million PS3-Teilnehmern steht dieses Projekt als bisher leistungsstärkstes verteiltes Rechnernetzwerk im Guinness-Buch der Rekorde.[3]
Für Notebooks gibt es die Möglichkeit, dass F@H mit seiner Arbeit ruht, wenn dieser aus den Akkus seine Energie bezieht, was die Laufzeit verlängert.
Punkte
Wie bei vielen anderen Projekten, die verteiltes Rechnen anwenden, werden auch bei Folding@home Statistiken in Form eines Punktesystems über die beigetragene Rechenleistung erstellt.[4] Durchschnittlich laufen zwischen 500 und 550 Projekte unter Folding@home,[5] wobei es für jedes Projekt individuelle Basispunkte gibt, die von einem Referenz-PC festgelegt werden. Für jede fertig berechnete Arbeitseinheit (Work Unit) eines Projekts erhält der Benutzer die dafür vorgesehenen Basispunkte. Diese Punkte lassen sich jedoch vervielfachen (Bonuspunkte), je schneller eine Work Unit fertiggestellt wird. Voraussetzung für den Erhalt von Punkten ist eine Registrierung beim Projekt mit einem Benutzernamen. Um Bonuspunkte zu erhalten, ist zusätzlich die Verwendung eines sogenannten "Passkey" erforderlich.[6]
Jeder Benutzer kann wählen, ob seine Rechenleistung anonym (keine Punkte), nur unter seinem Benutzernamen oder auch für ein Team gezählt wird.
GPU-Unterstützung
Der Folding@home-Client kann für die Berechnung, je nach Einstellung, neben der CPU auch die GPU heranziehen. Unterstützt werden Grafikkarten von Nvidia und AMD. Derzeit ist die GPU-Unterstützung jedoch nur unter Windows verfügbar. Voraussetzung für Nvidia-Grafikkarten ist die CUDA-Technik (ab G80 mit GeForce-Treiber ab 174.55).[7] AMD-Grafikkarten werden ab der HD5000er-Serie unterstützt. Die Grafikeinheiten sämtlicher APUs von AMD, egal ob Desktop oder Notebook, können mittlerweile ebenso verwendet werden. Dabei greift der V7-Client auf den Standard OpenCL zurück.
Ergebnisse
Insgesamt wurden bis jetzt 129 Publikationen als direktes Ergebnis von Folding@home veröffentlicht.[8] Einige Daten stehen jedem kostenlos zur freien Verfügung.[9]
Verwandte Projekte
Rosetta@home, Predictor@home und POEM@home waren bzw. sind Projekte, die das gleiche Ziel haben, aber andere Methoden anwenden.
Weblinks
- Projekt-Website in englischer und deutscher Sprache
Einzelnachweise
- ↑ Folding@home: Client Statistics
- ↑ Heise Online: Firmware-Update für PS3: Vita-Trophäen rein, Folding@home raus. Abgerufen am 22. Oktober 2012.
- ↑ BBC NEWS: PS3 network enters record books.
- ↑ Folding@home: FAQ-Points
- ↑ Folding@Home: Projects Summary
- ↑ Folding@home: FAQ-Passkey
- ↑ ComputerBase: Folding@Home Client für Nvidia-GPUs ist raus
- ↑ Folding@home: Papers
- ↑ Folding@home: FAQ-Main