I computer più potenti sono costituiti da multiprocessori che lavorano in parallelo per svolgere più velocemente calcoli complessi. Sfruttando lo stesso principio, un sistema di calcolo distribuito suddivide il carico di lavoro tra più dispositivi interconnessi tra loro. Inizialmente, le prime applicazioni erano tutte dedicate all’uso di computer collegati attraverso Internet; oggi stanno cominciando a comparire i primi esempi di calcolo distribuito per dispositivi mobile. I nuovi smartphone, infatti, sono dotati di processori multicore che offrono una potenza di calcolo vicina a quella di un PC e possono essere impiegati senza problemi in un sistema di calcolo distribuito.
Il calcolo distribuito viene utilizzato principalmente in progetti di ricerca che richiedono l’uso di modelli complessi da elaborare e che di conseguenza devono essere svolti da PC molto potenti. Chi ha avuto modo di entrare in un laboratorio di ricerca, avrà sicuramente notato la presenta di computer dotati di più processori che lavorano in parallelo per svolgere i calcoli assegnati. Per terminare l’analisi di un modello possono volerci anche diversi giorni. Questi modelli, utilizzando una serie di funzioni matematiche, possono servire ad esempio per prevedere la diffusione di un determinato elemento nell’aria, prendendo in considerazione una serie di parametri come umidità, velocità del vento, frequenza delle piogge e altro. Questo naturalmente è solo uno dei tanti esempi in cui può servire un’elevata potenza di calcolo per analizzare un modello. Per svolgere questi compiti la soluzione è ricorrere a super computer che però hanno costi altissimi e non sempre sostenibili. Il calcolo distribuito rappresenta l’alternativa per attingere a risorse di elaborazione elevate a costo zero. La partecipazione a questi progetti, infatti, è del tutto volontaria. Basta installare un software sul PC, registrarsi creando un account e scegliere il progetto cui si vuole contribuire. Naturalmente le risorse del computer vengono utilizzate per il calcolo distribuito solo quando non servono all’utente in altri lavori. In altre parole non si deve temere di trovarsi il sistema impallato o lento perché impegnato in altre attività. Inoltre c’è da considerare che oltre il 90 per cento delle risorse del PC non vengono sfruttate nell’uso quotidiano. Perché non impiegarle in qualcosa di utile? È proprio da qui che nasce l’idea del calcolo distribuito.
Come funziona
Partecipare a progetti di ricerca che utilizzano il calcolo distribuito è molto semplice. Dopo aver installato l’applicazione della piattaforma scelta, il computer contatta un server centrale per ricevere le istruzioni da elaborare. Il server valuta le istruzioni da assegnare in base alle caratteristiche del PC come la configurazione hardware, il sistema operativo e altro. Scaricati i task, il computer li elabora in locale. Al termine viene generato un file di output con i risultati che viene inviato al server. Il computer si mette quindi in attesa di nuove unità di lavoro da elaborare e così all’infinito fino a quando non si decide di scollegarsi dal progetto.
Una piattaforma globale
Attualmente la più grande piattaforma di calcolo distribuito è BOINC che si basa sul contribuito di volontari. Secondo alcuni dati sono oltre 600mila i PC collegati alla piattaforma in oltre 230 Paesi. BOINC sta per Berkeley Open Infrastructure for Network Computing ed è un programma open source sviluppato dall’Università di Berkely, in California. Il suo fine è proprio quello di consentire ai vari centri di ricerca di attingere all’enorme potenza di calcolo messa a disposizione dai milioni di PC sparsi per il mondo e interconnessi tra loro. Il progetto BOINC è supportato dalla National Science Foundation americana.
CONTRIBUTO MOBILE
BOINC ha sviluppato un software client per ogni piattaforma, ma anche alcuni grandi produttori di dispositivi mobile hanno deciso di contribuire al progetto. Samsung ha realizzato ad esempio l’applicazione Power Sleep , non disponibile al momento in Italia. In compenso se abbiamo uno smartphone Android possiamo utilizzare l’applicazione Power To Give sviluppata dal Corporate Social Responsibility di HTC in collaborazione con il Dr. David Anderson della University of California, Berkeley. Quest’app è supportata sempre da BOINC e consente di donare alla ricerca scientifica la potenza di calcolo non sfruttata dello smartphone. Si tratta di un fine lodevole, anche perché i progetti cui è possibile contribuire riguardano la scoperta di cure per l’AIDS, l’Alzheimer, il cancro o la schistosomiasi (una malattia che uccide 200.000 persone ogni anno). Ma ci sono anche progetti non legati strettamente alle malattie come quello relativo all’esplorazione dell’universo e alla ricerca di vita extraterrestre.
Come funziona
L’applicazione può essere installata su un dispositivo Android con KitKat (4.4) o superiore. Per quanto riguarda i requisiti hardware, invece, occorre un device con processore 1,5 GHz dual-core, 1 GHz Quad-Core o superiore, almeno 1 GB di RAM, un livello della batteria uguale o superiore al 90 per cento (impostazione predefinita).
Non è necessario che sia un modello prodotto da HTC: è compatibile anche con quelli di altre marche come Sony, Samsung, Asus e così via. Il nostro dispositivo, unito a quello di altri milioni di utenti potrebbe fornire la potenza di calcolo di un super computer. Una volta scaricata l’applicazione (su alcuni dispositivi HTC è già preinstallata), occorre innanzitutto registrarsi e scegliere il progetto al quale contribuire. Non dobbiamo preoccuparci dell’impatto che avrà sulle prestazioni del nostro telefonino, perché sarà in esecuzione solo quando lo smartphone risulta inattivo, è connesso a una rete dati (meglio WiFi) ed è collegato all’alimentatore. Solo in presenza di queste condizioni l’app utilizzerà la potenza di elaborazione del dispositivo. Naturalmente il dispositivo potrebbe surriscaldarsi durante l’esecuzione di Power To Give ma è possibile impostare a 40 gradi centigradi la temperatura massima della batteria in modo che l’app smetta di funzionare al raggiungimento di tale livello. HTC Power To Give è un’app sicura, che non richiede permessi particolari: utilizza solo la CPU per svolgere i calcoli per i progetti scelti e non accede ad altri dati.
Vediamo ora un esempio pratico do come partecipare al calcolo distribuito del progetto BOINC installando HTC Power To Give sul nostro smartphone.
Scarichiamo l’applicazione HTC Power To Give dal Play Store . Avviamola e tocchiamo Accetto ai termini di utilizzo. Scorriamo il breve tutorial e tocchiamo il tasto Registrati . Sarà sufficiente scegliere un nome per l’account, fornire l’email e indicare una password.
A questo punto viene visualizzata una schermata con tutti i progetti ai quali è possibile contribuire. Sono suddivisi per categoria: Biologia e medicina , Scienze fisiche e altro. Per aderire basta spuntare la casella accanto al progetto e toccare Avanti . Il dispositivo verificherà l’account e mostrerà un messaggio di completamento.
Non resta che toccare Fine e collegare il dispositivo Android al cavo di alimentazione. Per avviare il calcolo occorre disattivare lo schermo. L’applicazione utilizzerà la potenza del processore del dispositivo per il progetto scelto solo quando il dispositivo non è utilizzato e ha un livello di carica superiore al 90 per cento.
L’applicazione ha un’interfaccia semplice e moderna. Nella parte bassa sono illustrati i progetti cui abbiamo deciso di collaborare. Per ognuno di essi possiamo verificare le attività svolte col loro stato di avanzamento e i crediti totali accumulati. La finestra principale, invece, ci mostra il complesso delle attività svolte.
Andando in Impostazioni possiamo modificare le preferenze predefinite. Possiamo ad esempio scegliere di effettuare i calcoli anche con schermo attivo, modificare il livello minimo di batteria, la temperatura massima della setessa, il numero di CPU da usare, la RAM e altro ancora.
