利用家中電腦來計算更有營養價值的米。
所謂『捐出你電腦的閒置時間』，並不是要你把寶貴的電腦捐出去哦！而是利用你電腦在開機時過剩的運算能力，來計算一些科學性的研究計劃。這種運用全世界個人電腦來達到分散式處理的概念及做法，以經有大約 10 年的歷史。由於超級電腦仍是非常不易取得的資源，所以科學家們就想到運用分散於全世界各角落的個人電腦，來進行非常龐大且複雜的科學運算。這些運算可以是對疾病的研究，可以是氣候變化對某些地區的影響，也可以是尋找更有效率且環保的能源。在文末我會稍微提一下這種『分散式處理』的概念及發展，不過在此先介紹兩個頗大型的組織：World Community Grid (簡稱 WCG)，及 Folding at Home (簡稱 F@H)。
- World Community Grid (WCG)
WCG 的模擬人類蛋白質折疊運算。
WCG 是以美國加州柏克萊大學 (U.C. Berkeley, USA) 所發展出來的一套程式，加上 IBM 的贊助，來提供全世界一些非營利性的科學研究計劃。會擺在第一個來介紹，就是因為他們的研究範圍非常廣汎，可以是人類的各種疾病、氣候變化的研究、新型的能源、更營養的米...... 等等。一般來講，個人能夠幫忙的部份，就是下載一個小程式並裝在自己的電腦上，經由簡單的設定 (或是幾乎不用設定啥)，然後該程式會自動去下載研究計劃、執行、以及傳回任何執行完畢的結果，然後再去下載新的計畫.......。
有關 WCG 的組織，可參考此連結 http://www.worldcommunitygrid.org/
想要加入 WCG 的計劃，必須要先在 WCG 的網站上註冊好一個 user name，然後下載一個小程式回來裝上。如果想要裝在超過一台以上的電腦，必須要在不同的電腦上登入後再分別下載才行。因為每下載一個程式，只適合該電腦安裝而以，無法移到另一台電腦上去裝。
安裝完後執行，會先出現以上的畫面。這是功能比較簡單的畫面，建議按右下角紅色框理的 "Advanced View" 來做一些進階的設定。
進入進階模式。
進階模式理，首先看一下 "Advanced" 的選項。在 "Options" 內可選擇語言，由於我是在 English 的作業系統，所以我只用英文。然後點 "Preferences"，那是整個程式的重點設定部份。
在 Preferences 理，可以設定你要用多少核心來計算，以及要用多少百分比的資源。
紅色框理的 "50.00"，就是你要用到多少顆 "CPU"。以一個四核心的電腦為例，此處如果設定在 50%，那就是要拿其中的兩核來做運算。等一下在開始跑程式之後，你就會看到同時間有兩個 projects 在計算中。早期的 WCG 程式，是直接填上數自來代表要用到多少顆 CPU，比如說 2 就是用兩核。但是這個新版的程式是用百分比來顯示，也算是挺奇怪的做法！
由於每一個核心，在同一時間只能跑一個 project，所以想看到多個 projects 一起跑的情況，只能使用多核心的電腦。另外在紅色框的下面是 "100.00" 那個數字，那是代表要用多少 CPU 的資源，在此是使用 100%。所以說，以上圖為例，一台四核的電腦，開啟了其中的兩核來跑，而且每個核心是用百分之百 (100%) 的資源，等於有 200% 的資源 (兩個 project，每個 project 分到 100% 的資源)。換句話說，一台四核的電腦，等於最多可以衝出 400% 的資源，也就是四核同時以 100% 運作，可同時計算 4 個 projects (每個 project 都各是 100% CPU 資源)。
接著在 "Activity" 的地方，選擇 "Run based on preferences"，這樣 WCG 程式就會根據剛才的設定來執行，可以在右邊紅框內看到有兩個 projects 在 "running"！如果想要它暫停，就選擇 "Suspend"。基本的操作就是這樣而以，其它的就是像如果有用防火牆的，就要確定讓 WCG 程式能夠自由進出就行。如果有用 proxy 的，就要設定好。
所以說，假設公司的電腦是雙核的。如果我等下要去吃飯，或是要開會等等而用不到電腦，那就可以設定雙核一起跑 100%。而平常的時後則跟據當時的使用量，或許設單核跑 100%，或是雙核跑 70% 等等。如果突然間電腦忙起來，就直接按下 "Suspend" 來暫停所有工作，等到忙完後再開始就行。當然啦，要確定能通過公司 IT 部門的防火牆才行。
目前 WCG 的程式，只能利用 CPU 的資源來做運算。以我家一台古早的單核 Sempron 2600+ 跑 100% 來看，大部份的 project 約 8-1x 小時可以跑完一個，小超頻一下還可以再快一點。
我也很偶爾會碰上一些 project 卡住了，永遠跑不完，越跑越久的情況..... 那時就要手動用 "Abort" 來放棄，繼續往下一個 project 進行！
看完 WCG，來看另一個比較 "高階" 一點的....
- Folding at Home (F@H)
利用顯示卡上的 GPU 來進行大量且複雜的蛋白質折疊運算。
Folding at Home 是另外一個頗大型的全球分散式處理計劃，它所並聯出全世界個人電腦的運算能力，以經可達到 1 petaflop 的程度！以一台現今排名第一的超級電腦來看，它的運算能力大約是 1.1 petaflop，所以 F@H 的計畫所創造出來的運算能力，大概就是一台世界第一快的超級電腦！F@H 是建立在美國史丹佛大學 (Stanford University, USA)，它也是要下載小型的程式回來裝好，然後該程式會自動去下載 project 回來運算。目前 F@H 所做的計劃都是人類蛋白質折疊的研究，並不像 WCG 那麼廣汎。
人類的細包，或是比細包還小，在細包間傳遞訊息的一些介體組織等等，全部都是由蛋白質合成的。而從蛋白質在變成細包的這個過程中，就叫做『蛋白質折疊 (protein folding)』，也就是蛋白質會根據不同的須求，自行『折疊』出所要的組織出來。其中，『折疊』其實就是『組合』的意思，在英文是用 "folding"，其實它真正的意思就是 "assembly"。這個『折疊』的過程非常神奇也非常有趣，至今人類還搞不清楚為什麼蛋白質能夠自行組合出各種不同的組織！但至少我們知道這個『折疊』的過程非常重要，因為如果中間有點差錯 (misfold)，輕則是該組織被拋棄或被摧毀，重則會產生一些疾病像各種不同的癌症、帕金森氏症、狂牛病...... 等等。F@H 就是希望介由全世界個人電腦的運算能力集合起來，一起來瞭解整個折疊的過程。
有關 F@H 的組織，可參考此連結 http://folding.stanford.edu/
想要參與 F@H 的折疊計畫非常簡單，只須要去 F@H 網站上下載適合的程式回來裝好，再加上一點簡單的設定就行了。它支援單一 CPU、多 CPU、高階顯示卡或繪圖卡的 GPU、甚至是 PS3 都行！沒錯，就是 Sony 的 PlayStation 3！此處稍微簡單介紹一下單一 CPU 及 GPU 的操作介面，它們是不同的程式，但卻有一樣的使用者介面。
要用單一 CPU 的用戶，在 F@H 的下載區，去抓 "System tray client installer" 回來安裝。
要用單一 GPU 的用戶，要去 http://folding.stanford.edu/English/DownloadWinOther 抓給 ATI 或 Nvidia 的 System tray client 程式回來裝。要先確定你的 ATI 卡支援 Cal 或是 Nvidia 卡支援 CUDA，並且要先安裝好正確的驅動程式。一般來講，ATI 的是 Radeon HD 2xxx, 3xxx, 4xxx 版的，或是 Nvidia GeForce 8xxx, 9xxx, GTX2xx 版的都行。某些高階的 Nvidia 繪圖卡有支援 CUDA 也行。
以上兩種程式 (CPU 及 GPU) 可以並存，甚至能同時計算不同的 project。
裝好之後第一次執行，要先做一點簡單的設定。
那個 User name 可設可不設。如果不設，那就填上 Anonymous，這樣就是純粹供獻自己的電腦而以，你計算的結果不會被記錄在你的名下。中間的 Team number 也是可設可不設，如果有設，那就表示你願意把你的計算成果一起加入某個團隊當總成績 (個人成績仍然存在)。至於第三個 Passkey 也是可設可不設，但 F@H 建議是去該網站上要一個回來設好.....
想去要一個 passkey 的話，可到此 http://folding.stanford.edu/English/FAQ-passkey
至於那個 team number 為什麼用紅色框住呢？因為那個 31403 似乎是目前台灣地區積分最高的團隊，在十幾萬個隊中大概排 6x 名左右。有興趣想要參與 F@H 的人，可以考慮順便加入一個團隊。
有關 Taiwan Team 的資訊，可參考這理 http://fah-web.stanford.edu/cgi-bin/main.py?qtype=teampage&teamnum=31403
這個就是調整 CPU 或 GPU 使用量的地方。紅框理那個越往右移，用量越多 (最多就是 100%)。
所以通常我就拉在中間附近。如果要去吃飯或開會等等而有一段時間用不到電腦，就會把它拉到最右邊去。
接著在螢幕右下角的工作列上，就會有那個像七彩小泡泡的圖案，那就是 F@H 在工作了.....
對著它按滑鼠右鍵，就能叫出一些選單。
Display 就是秀出一個還算美美的蛋白質圖！
Pause work/Resume work 就是當你要它暫停/繼續運算。Pause when done 是算完目前的 project 後就暫時停止。我想，以上 WCG 及 F@H 的介紹就到此為止吧。剩下的，就是讓它們慢慢的去算囉。
- 分散式運算 (distributed computing)
簡單來講，所謂分散式的運算，就是想辦法把一些大的 project 拆開來，分給不同的 CPU 去分別處理，最後再彙整起來成為所要的結果。比如說，從 1 加到 50，如果給單一的 CPU 來算，它要算 49 次。但是如果把它拆成 1 加到 25，26 加到 50，並分給兩顆 CPU 來算，那每顆 CPU 只須做 24 次加法就能完成，最後把兩組資料收集起來再加一次，就能得到最後的答案。這樣的做法，等於只做了 25 次的運算而以，於是分散式處理的概念就此產生：把大的 project 分成一些中的，中的再分成一些小的....... 最後再把它們合起來。
早期的分散式處理，多半局限於非常有限的資源且是在比較封閉的環境下進行。比如說一間 computer lab 理有 25 台電腦，用某種方式讓它們連在一起 (或者不見得要連在一起)。有些電腦不斷的在運算一些被拆開來的 projects，有些電腦則是用來彙整所有的結果，或是繼續拆開更多的 projects 準備分出去運算...... 如果這些電腦有用某些方式連線在一起做即時性的溝通 (比如說用網路系統)，那這整個系統就可叫做『分散式平行處理系統 (distributed parallel computing system)』。如果沒有即時連線在一起，那它們至少可以組成一個分散式處理系統。
分散式處理的概念，在 1995 年 internet 開放給商業用途之後，開始有了重大的改變。已往只能局限於一個封閉式的處理環境，但在網際網路開放之後，可以把全世界千千萬萬台的電腦連線起來，一起來做一些運算。如果能夠得到全世界夠多台電腦支持的話，這種強大的運算能力，從某個角度來看，並不會輸給一台當時最快的超級電腦。只不過一台超級電腦是屬於『分散式平行處理系統』，因為它能夠即時性的處理所有資料；而這種透過網際網路來結合全世界很多電腦所成的系統，只能算是『分散式系統』而以。某些研究計畫，只適用於超級電腦，因為它的資料是有時效性的，必須要在很短的有限時間內要算完，並且是一個接著一個。而很多其它的研究，並不見得須要那麼即時性的處理能力，於是像 WCG 和 F@H 以及其它一些分散式處理的機構，就漸漸誕生。
早期我有參加一個由 United Devices 所開發出來的分散式處理計畫，當時算的多半是一些癌症的研究。而且以當時的電腦運算能力來看，就算 project 分的再小，也要花很長的時間才能算完一個！
隨著 UD 的計畫成功的在世界上流行開來，除了有些大行的商業機構像 IBM 等等的願意贊助外，也引起了一些其它的研究單位想要成立不同的分散式處理計畫。UD 的成功，除了表示這種概念是可行的，而且是很有效的一種另類超級電腦研究計畫。雖然 UD 在幾年前功成身退，被後起的像 WCG 這樣的機構給取代了，但是 UD 這種創新的精神，仍活在現今每個分散式處理的計畫中。Ok 啦，有興趣的朋友們，可以考慮看看囉！不知不覺中，我的電腦又算好一些 projects 了.....
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