Petaflops an Gutem

Wussten Sie schon, dass auch Sie ohne einen Doktortitel in Medizin dazu beitragen können, ein Mittel gegen das Coronavirus zu erfinden? Und der Prozess selbst, so die Wissenschaftler der Großforschung, weist viele Gemeinsamkeiten mit … einem Fußballspiel auf! Aber um wissenschaftliche Entdeckungen zu machen, brauchen wir eine enorme Menge an Rechenleistung. Und wo gäbe es die mehr als bei Computern?

Gehen wir zunächst 20 Jahre zurück, als noch niemand die Coronavirus-Pandemie vorausgesagt hatte. Wie mir Anton Thynell von der Stanford University erzählte, arbeitet ein Forscherteam seit mehr als zwei Jahrzehnten an Folding@home, einem dezentralisierten vernetzten Computerprojekt, das die Leistung von Computern für wissenschaftliche Forschungen zur Entwicklung von Heilmitteln für schwere Krebserkrankungen (unter anderem auch Brust- und Nierenkrebs), Viruserkrankungen (wie Hepatitis oder das Zika-Virus) und neurologische Erkrankungen (wie Alzheimer, Huntington oder Parkinson) nutzt.

In diesem Jahr entschied sich das Team für ein naheliegendes Forschungsobjekt – die Analyse der Strukturdynamik des SARS-CoV-2-Virusproteins. Dadurch hat die Plattform stark an Popularität gewonnen und viele Menschen und Unternehmen haben beschlossen, die Forscher bei der Entwicklung des erforderlichen Impfstoffs zu unterstützen. Folding@home umfasst mehrere CPU- und GPU-basierte Simulationen, um die Dynamik und die Eigenschaften der COVID-19-Proteine zu analysieren. Wenn alles gut geht, wird Folding@home auch Erkenntnisse darüber liefern, wie Medikamente das Virus beeinflussen können, was also zu Behandlungsmöglichkeiten führen wird.

Wie sieht das in der Praxis aus? Anton Thynell beschreibt die Arbeit von Wissenschaftlern der Großforschung wie folgt: „Wir studieren Proteine so, wie man ein Fußballspiel beobachtet. Wir sehen uns an, wie die Proteine zu Beginn des Spiels aussehen, wie die Ausgangsposition der „Spieler“ ist und wie sie sich verhalten. Unsere Simulationen zeigen die Faltung (Engl.: fold) und Entfaltung (Engl.: unfold) eines Proteins.“

TECHelden in Aktion!

Um dies zu ermöglichen, fließt Rechenleistung von Privatcomputern und Servern aus der ganzen Welt ein. Folding@home bricht Leistungsrekorde – die Gesamtleistung des Projekts übertrifft nach neuesten Statistiken die aggregierte Rechenleistung der 500 leistungsstärksten Supercomputer der Welt – das Projekt hat eine Rechenleistung von etwa 2,4 Exaflops erreicht (das heißt, es kann etwa 2.400.000.000.000.000.000 Gleitkommaoperationen pro Sekunde durchführen).

Auch polnische Unternehmen beteiligten sich aktiv an der Kampagne, indem sie als Teil von Polen gegen Covid-19 und der Challenge BohaTECH (TECHelden) tätig waren.

Wir hatten uns schon lange überlegt, wie wir helfen könnten, als Bekleidungsunternehmen anfingen, Masken zu nähen, oder andere Firmen Mittagessen an Sanitäter lieferten; als wir schließlich von der Aktion Folding@home erfahren haben, die in Polen von der Agentur iCEA initiiert wurde. Weil wir als IT-Unternehmen mehr Schlagkraft haben, haben wir beschlossen, unsere Kräfte in einem gemeinsamen Projekt zu bündeln.

Dominika Bucholc

die Initiatorin der Aktion Challenge BohaTECH (TECHelden), in deren Rahmen sich Unternehmen an Folding@home und der Initiative Polen gegen COVID-19 beteiligen können

Die Idee entstand ganz spontan. Unser Head of SEO hat sich im Internet über das Projekt Folding@home informiert und vorgeschlagen, daran teilzunehmen. Es war ein natürlicher Schritt, daraus eine Brancheninitiative zu machen. Wir wollten unbedingt helfen und uns an dem Projekt beteiligen. So haben wir die Rechenleistung der ersten 20 dedizierten Einheiten gespendet und begonnen, weitere Unternehmen dazu einzuladen, sich der von uns gegründeten Initiative Polen gegen COVID-19 anzuschließen. Von Anfang an war es uns wichtig, so viele Unternehmen wie möglich einzubeziehen und gemeinsam zu zeigen, dass die heutige Technologie die Wissenschaft fördert und nicht etwa behindert.

Jacek Dziura

Marketingdirektor der iCEA-Gruppe

Bei der Idee des verteilten Rechnens – auf der das Programm basiert – ist die Anzahl der Einheiten das Wichtigste, so dass jeder an das Netz angeschlossene Computer von Bedeutung ist. Hicron nahm die Sache ernst und steuerte 6 Server mit einer Leistung von 72 CPUs bei, wodurch es zum offiziellen Mitorganisator der Aktion Polen gegen COVID-19 wurde.

Netzwerk für gute Taten

iCEA ist ständig bemüht, mehr Unternehmen zur Teilnahme zu bewegen. Derzeit sind bereits etwa 220 Einheiten angeschlossen, aber Hicron und andere beteiligte Organisationen arbeiten weiter daran, andere Unternehmen mit dem Wunsch zu infizieren, Rechenleistung für die große Wissenschaft verfügbar zu machen. Manchmal genügen solch einfache Schritte, um ein Programm mit einem so wichtigen und historischen Auftrag tatkräftig zu unterstützen.

Auf den Servern haben wir die verfügbare Leistung nicht begrenzt, so dass wir sagen können, dass diese Server zu 100 % dem Projekt gewidmet sind. Dank dieses Beitrags haben wir derzeit einen Anteil von 1,44 % an allen im Rahmen des Projekts Polen gegen COVID-19 durchgeführten Berechnungen. Unser Ziel ist es, mindestens 10 Server zur Verfügung zu stellen, was wir uns leisten können, da wir über unser eigenes Rechenzentrum verfügen. Wie viel mehr Rechenleistung benötigt wird, hängt auch davon ab, wie schnell die Arbeiten an möglichen Therapien für die COVID-19-Krankheit voranschreiten.

Andrzej Gontarz

IT Manager Hicron

Ein Computer für die Arbeit?

Es sei daran erinnert, dass nicht nur IT-Unternehmen an der Initiative teilnehmen können, sondern auch Online-Shops und Unternehmen aus verschiedenen Branchen in die Liste der beteiligten Firmen aufgenommen worden sind. Jedes Unternehmen oder jede Privatperson kann etwas Strom und Rechenleistung zur Verfügung stellen, da man auf einem an Folding@home gestellten Computer weiterhin arbeiten oder im Internet surfen kann. Sie entscheiden selbst, wie viel Rechenleistung Sie zur Verfügung stellen möchten, indem Sie die prozentuale Auslastung von Folding@home durch die Einstellung der Leistung im Programm (Option Leistung) festlegen. Sie können zwischen den folgenden Stufen wählen: Gering – ~40 % der CPU-Leistung; Mittel – ~70 % der CPU-Leistung oder Hoch – ~100 % der CPU-Leistung. Wir können es auch so einstellen, dass die Berechnungen nur dann durchgeführt werden, wenn am Computer nicht gearbeitet wird (Modus „Nur im Leerlauf“), zum Beispiel nachts oder während einer Pause“, fügt Gontarz hinzu.

Es sollte auch daran gedacht werden, die Lösung gemäß den Standards und Prozessen des Unternehmens zu implementieren und dabei die geltenden hohen Sicherheitsstandards zu berücksichtigen. Folding@home benötigt nur einen Internetzugang, so dass die angebotenen Server nicht einmal den minimalsten Zugang zum internen Netz des Unternehmens haben müssen, was bedeutet, dass kein Risiko eines Datenverlusts oder eines „Lecks“ besteht. So können Sie sicher und reibungslos helfen.

Ein winziges, nur 90-140 nm großes Teilchen hat die Welt, wie wir sie kennen, unwiderruflich verändert. Die Pandemie hat jeden getroffen, aber sie hat auch eine beispiellose Lawine von Wohltaten ausgelöst – soziale Initiativen und verstärkte Forschungsanstrengungen. Die gesamte wissenschaftliche Welt arbeitet an einem Impfstoff und einem Medikament – es bedarf einer enormen Rechenleistung, um ein winziges Virus zu besiegen, daher zählt jede einzelne Flop. Haben Sie die erforderliche Leistung?