Akár egy átlagos teljesítményű, otthoni számítógéppel is lehet csatlakozni ahhoz a magyar hálózathoz, mely a számrendszerek dimenzióit kutatja. Harmadik hónapja működik a seti@home magyar testvére.

Már három hónap elegendő volt, hogy eredmények szülessenek az MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézete (SZTAKI) által üzemeltetett, az önként csatlakozó felhasználók számítógépeinek kapacitását kihasználó projektjében. A SZTAKI Desktop Grid névre keresztelt rendszer egy, a világszerte ismert seti@home-hoz hasonló kezdeményezés, melynek lényege, hogy - a seti@home-beli, a világűrből fogott jelek elemzéséhez hasonlóan - egy matematikai törvényszerűség alapján értékeket számoljon ki a csatlakozók számítógépeinek felhasználásával.

Grid: hálózat a hálózatban

A grid (rács) olyan technológiát takar, melynek lényege, hogy - például egy tudományos probléma megoldására - hálózatba szerveznek egymástól földrajzilag távol álló számítógépeket, majd ezekre egy szoftver segítségével szétosztják a felmerülő részfeladatokat, -számításokat, melyeket a csatlakozó gépek kapacitásának felhasználásával oldanak meg. Ezután a felhasználói gép az eredményeket visszaküldi a központi szervernek, mely ellenőrzi, tárolja, illetve összegzi a részinformációkat. A grid középpontjában olyan számítógépek állnak, melyek maguk nem vesznek részt a számítási műveletek elvégzésében, hanem azzal foglalatoskodnak, hogy a csatlakozott gépekhez továbbítják a kiszámítandó vagy értékelendő adatokat, majd az eredményeket begyűjtik és összesítik - tehát szerepük a feladat "adminisztrálása" korlátozódik.

Ezzel a módszerrel gyakorlatilag bármekkora kapacitás elérhető, hiszen a műveletekre felhasználható erőforrás csak attól függ, hogy hányan csatlakoztatják - önként - számítógépüket. Az egyik legismertebb ilyen projekt a seti@home, mely egy Puerto Ricóban felállított hatalmas (305 méter átmérőjű) rádióteleszkóp által, az űrből befogott rádiójelek elemzésére alakult. Az űrből érkező jeleket begyűjtik, majd értékelésre kiosztják a gridhez csatlakozott több mint 200 ezer számítógép között. Az elemzés célja, hogy bizonyítékát nyerjék: van Földön kívüli élet, és - a projekt kiagyalói szerint - rádióhullámok alapján meg is található, hogy melyik bolygón.

Most jön a neheze

Forrás: SZTAKI
Ha lerajzoljuk amiről itt
olvashat, így néz ki
A SZTAKI Desktop Griden egy, átlagos műveltséggel rendelkező számára meglehetősen bonyolultnak tűnő matematikai törvényszerűséggel kapcsolatos számításokat végeznek. A projekt hivatalos ismertetésén túl Podhorszki Norbert, a SZTAKI párhuzamos és elosztott rendszerek laboratóriumának munkatársa próbálta összefoglalni a griden futó számítások mibenlétét. A számrendszerek segítségével vagyunk képesek nagy számokat leírni. Az óvodai korongokkal nehézkes lenne a hétköznapokban is kommunikálni, a 9-essel, 7-essel, 3-assal leírható 973 jelsorozatot viszont a tízes számrendszerre épült képzettségünk szerint könnyedén és egyértelműen értelmezzük mindannyian (miközben agyunk veszettül számol). A számítástechnika anyanyelve viszont a bináris (kettes) számrendszer, melynek segítségével minden információ leírható egyesek és nullák sorozatával. A számrendszer fogalma azonban általánosítható több dimenzióra is, melyekben már nem szám-, hanem vektorjegyek leírásával ábrázolhatók az információk.

Egy adott dimenziószámban a vektorokat is le lehet írni megfelelő jelrendszerrel, ha konkrétan megmondjuk, melyik jel mit jelent és hogyan kell ábrázolnunk a jelölt vektort. A tíz dimenziós vektorokhoz használható számrendszerek meghatározásának első fázisán már júliusban túlesett a projekt - akkor a kilencvenezer kiosztott számítási csomagból közel négyszáz esetben bukkantak ígéretes és további vizsgálatokra érdemes eredményre a felhasználók. A most folyó - a 11. dimenzióval kapcsolatos számításokat célzó - etapban Podhorszki előrejelzése szerint 54 millió csomagot kell majd megvizsgálni, tehát hatszázszor többet, mint még nyáron.  Mivel egy számítási csomag elvégzése is jóval tovább tart, mint a kisebb dimenzióban, ezért akár több év is lehet a futási idő, - attól függően, hogy hányan csatlakoznak Desktop Gridhez, illetve, hogy az ELTE munkatársai találnak-e további egyszerűsítési lehetőségeket a számításokra.

Kovács Attila, az ELTE Komputeralgebra Tanszékének docense - a griden folyó matematikai kutatás projektvezetője - elmondta, hogy az ehhez hasonló általánosított számrendszerek és jegykifejtések kutatása az utóbbi években került előtérbe. Ennek az oka az, hogy ezekkel az eszközökkel a különféle matematikai struktúrákban hibamentesen lehet számításokat végezni.

Titkosítás, gyorsabb internetezés

Az eredmények felhasználási lehetőségeit taglalva Podhorszki Norbert elsősorban a titkosítást jelölte meg. Mint elmondta, az ismert nyilvános kulcsú titkosítás (PGP) is egy matematikai törvényszerűségen, a prímszámok alkalmazásának lehetőségén alapul. Ugyanígy, a SZTAKI gridjén végzett számítások eredménye is alapja lehet egy megbízható titkosítási metódusnak. A másik lehetőség - mivel épp a számjegyek rövidebb leírásának lehetőségét kutatják - az adatok tömörítése, így bizonyos információk továbbításának a gyorsítása.

Ez persze még egy bizonytalan felhasználási terület, hiszen egy információelméleti alapigazság, hogy a tömörítés során akár nagyobb, hosszabb szakaszok is születhetnek, de például a digitális televíziózáskor sugárzott jelek tömörítése kapcsán nem kizárt, hogy eredményesen lehet alkalmazni a SZTAKI Desktop Grid eredményeit. Ugyanakkor Kovács Attila felhívta a figyelmet arra is, hogy a grid segítségével végzett számítások közelebb állnak az alap-, mint az alkalmazott kutatáshoz.

Egytucat seti@home


Kiválthatja a
szuperszámítógépeket

A világ számos, komoly számítási kapacitást igénylő tudományos projektje veszi már igénybe a grid technológiát. Ezek közül csak egy a magyar projekt, ami világviszonylatban sem áll rosszul. Igaz, nem sok olyan grid működik, amelyikhez bárki csatlakozhat, hiszen egyes iparágakban alapvetően fontos, hogy a komoly számítási műveletekről senki ne szerezhessen tudomást, azokat ne is láthassa át (például a gyógyszeripar tipikusan ilyen). A grid technológiát tehát sokan használják, de a nyilvánosság bevonását már kevesebben vállalják. Jelenleg 12 olyan projekt fut a világon, amelyhez bárki csatlakozhat akár az otthoni számítógépével, és az amerikai Berkeley egyetemen kifejlesztett, úgynevezett BOINC (nyitott rendszer a hálózati számítástechnikáéért) szoftvert használják.

A tucatnyi projekt legnépszerűbbje nem véletlenül a távoli civilizációk jeleit kereső seti@home, hiszen ez indult a legkorábban, még a 1995-ben. De akinek felesleges számítógép-kapacitása van, csatlakozhat fehérjemolekulákkal kapcsolatos számítások végzéséhez, a klímaváltozással kapcsolatban begyűjtött adatok kiértékeléséhez, vagy éppen a gravitációs hullámzás űrből begyűjtött lenyomatainak vizsgálatához. A SZTAKI gridje, mely bináris számrendszerek általánosításának problematikájával foglalkozik, az épp tucatnyi egyéb projekt középmezőnyében foglal helyet a csatlakozott számítógépek sokaságának sorrendjét tekintve.

Nemzetközi összefogás

Meglepő lehet, de a magyar kezdeményezéshez egyelőre többen csatlakoztak külföldről, mint Magyarországról - sőt, a legnépszerűbb seti@home-hoz már több hazánkfia ajánlotta fel számítógépe kapacitását, mint ahányan összesen részt vesznek a SZTAKI programjában. Ez a tudományos közélet nemzetköziségéből fakad: a SZTAKI gridjének indulásáról több - német, angol, amerikai -  levelezőlistán is hírt adtak, így amolyan földalatti marketinggel terjedt a kezdeményezés híre - nem is hiába, hiszen e pillanatban jóval több amerikai, és valamivel több német számítógép "matekol" a kérdésen, mint magyar.

Podhorszki Norbert elmondta azt is, hogy nem céljuk gigantikus méretűre duzzasztani a felhasználók számát, és az így kapott kapacitást. A Desktop Gridet voltaképpen azért indították, hogy a hazai tudományos élet résztvevőinek demonstrálják az ilyen rendszerek használhatóságát. Podhorszki országszerte tapasztalta, hogy kutatók egy-egy részfeladat kiszámítására nemritkán napokig futtatnak gépükön csak a művelet elvégzésére írt programot. A desktop griddel - és az azon futó BOINC szoftverrel - azonban hamarabb is kiszámolhatók az eredmények. Bár a SZTAKI Desktop Grid több mint négyezer PC-nek oszthat ki feladatokat, már egy labor vagy osztály tíz PC-jét is érdemes lehet egy önálló kis dekstop gridbe szervezni, hogy az ottaniak számításigényes feladataikat meg tudják oldani. Már több egyetemről is megkeresték a SZTAKI-t hogy segítsen ilyen rendszerek felállításában, így a közeljövőben várhatóan több helyen is
beindulhatnak hasonló gridek.

Nem csak tudomány, közösség is

Mindemellett ami a tudománynak értékes eredmény, és időtakarékosság, az a felhasználóknak egy közösségi élmény is. Aki csatlakozik valamelyik gridhez, az elvégzett számításokért cserébe pontokat kap, az ez alapján felállított sorrendben elöl lenni pedig büszkeséget jelent az önkéntes segítőknek. Akiknek pedig a gépe hozzájárult a sikerhez (például az űrből fogott rádióhullámok közül valamilyen ígéretes jelet éppen az ő gépével sikerült kiolvasni), külön dicsőségtáblára kerülhet.