分散式運算把電腦變大、拉近科學距離

電腦不用的時候，除了掛在線上遊戲練功、利用P2P抓歌之外，有沒有更有意義的用途？其實只要下載一個簡單的軟體，立刻就能讓自己的電腦成為「全世界最大的電腦」之一，而且不論是預測全球暖化、研究愛滋病、尋找重力波或是接觸外星人，各種影響人類未來發展的重大突破，都有可能在自己的電腦上被完成。

　現在有越來越多的科學研究計畫會產生極大量的資料，有時候大到無法利用超級電腦處理，或者不適合。科學家因此發明了利用網際網路及個人電腦組織的「分散式運算」，而且在科學界越來越熱門。研究計畫透過網際網路將資料分成千千萬萬個小檔案，傳送至志願參加的電腦，當這些電腦閒置的時候，預先安裝的軟體就會開始處理資料，運算完畢之後再傳回中央電腦。

　現在全世界參與者最多的是尋找外星人的SETI@Home計畫，此外還有上百個類似的計畫，從生物醫學、天文、物理、氣象、股價到數學都有。Folding@Home是模擬蛋白質折疊的計畫，可以協助人類了解阿茲海默症、狂牛症、賈庫氏症及帕金森氏症等疾病的原因，並研發許多疾病的新藥。FightAIDS@Home則是一個相對比較小的計畫，協助愛滋病研究，Evolution@Home模擬物種演進及滅亡、Predictor@Home預測蛋白質結構。

　為了慶祝國際物理年，科學家也設計了Einstein@Home，希望今年找出脈衝星的重力波，驗證愛因斯坦的相對論預測，而歐洲核子研究組織(CERN)的LHC@Home則是協助大強子對撞機處理資料，這些都是物理界的大計劃。

　分散式運算的計畫，有的已經開始貢獻成果。雖然SETI@Home到現在還沒找到外星人，但利用網際網路及分散式運算架構虛擬超級電腦的模式卻十分成功，為了提供更多科學計畫分散式運算的機會，所以 SETI@Home又成立了柏克萊開放網路運算平台(BOINC)，除了原先的 SETI@Home之外，未來類似的計畫都可以在BOINC上運行。

　科學家認為，這類的科學研究以往只有少數科學家關心，但是一般人安裝了軟體之後，自然而然也會關注相關的訊息，而相關結果發表之後，例如氣候預測計畫將所有人貢獻電腦閒置時間的研究結果發表出來後，更能拉近一般民眾與科學之間的距離。（2005年2月20日中時晚報）

SETI@Home 創最長運算紀錄

　有了網際網路之後，利用一般人的電腦來協助科學計畫的分散式運算就越來越流行，SETI@Home則是第一個分散式運算的計畫，雖然還沒找到外星人，但卻創下了資訊史上最長的運算紀錄，台灣也有3萬 6千多人參加。

　人類自古對於外星生命就充滿好奇，而全世界最大的搜尋外星人計畫SETI(Search for Extra Terrestrial Intelligence)，希望藉由電波的分析，看看是否有外星人試圖與地球溝通。

　 美國加州大學柏克萊分校的Serendip計畫是SETI的一部份，利用波多黎各的阿雷西波(Arecibo)天文望遠鏡全天候探測無線電波，但由於阿雷 西波探測的資料量太大，柏克萊大學不可能有充分的資源即時分析，而且1993年美國國會否決SETI的運算後，SETI脫離美國太空總屬，成為以非營利組 織型態運作的民間研究計畫，資源有限。

　網際網路興起之後，柏克萊大學的科學家開始思考是否能夠利用網路傳遞資料至其他 閒置的電腦，將閒置的個人電腦利用網際網路連結在一起，成為一個超級電腦，即時運算阿雷西波的資料。1999年，設計成螢幕保護程式，只有當電腦閒置時才 開始工作的SETI@Home正式上線，隨後SETI@Home就成為最熱門的螢幕保護程式之一。到今年2月中，已經有超過5百萬使用者提供了自己或所管理的電腦協助SETI運算資料，共運算了17億7千萬筆資料，而電腦運算的總時間則超過22 2萬年，十分驚人。在2001年時，SETI@Home就已經完成了10的21次方浮點運算，成為資訊史上最長的運算，還因此上了金氏世界記錄。

　從國家來看，參與SETI@Home最積極的國家分別為美國、德國、英國、加拿大與日本，而台灣排名第16名，中國大陸第22名，雖然大陸參與者多，但台灣參與者加入較早、貢獻較多，一共協助了1萬6千多年的運算時間，平均每個國民貢獻了6小時34分，所以仍排名在大陸之前。（2005年2月20日中時晚報）

愛因斯坦帶回家，用自己的電腦驗證相對論

　大家都聽過愛因斯坦以及他的相對論，但卻沒有人知道自己跟相對論有什麼關係。而昨天正式啟動的Einstein@Home計畫，則希望透過分散式運算的方式，讓上千萬台個人電腦一起分析來自與宇宙的重力波，藉此驗證相對論。

　台大物理系教授、中華民國物理學會理事長張慶瑞表示，愛因斯坦在廣義相對論中，預測宇宙存在因為重力場改變而激發出來的重力波，但迄今科學界還不曾直接觀測到宇宙傳至地球的重力波。

　愛因斯坦認為當物質或能量改變形狀、速度的時候，也會改變周遭的時空狀態，而這樣扭曲的效應會像漣漪一樣，以光速在宇宙傳播，稱為重力波，科學家現在就想觀察宇宙中的恆星劇烈變化，是否會造成天文台不同雷射光訊號的時間差，藉此驗證重力波及相對論。

　今年是愛因斯坦發表相對論100周年，也是國際物理年， 為了讓重力波趕在今年被證實，美國雷射干涉重力波天文台(LIGO)及德國GEO 600重力波觀測站一同發起了Einstein@Home計畫，希望能吸引上千萬人閒置時協助分析重力波的資料。Einstein@Home計畫經過了長 時間的測試後，昨天在美國科學促進聯會的年會上正式啟動，有意把愛因斯坦帶回家，用自己的電腦驗證相對論的電腦使用者，都可以在 einstein.phys.uwm.edu 註冊、下載程式。（2005年2月20日中時晚報）

為科學出力-BOINC 分散式運算計劃

一般的現代個人電腦每秒至少能執行10億次浮點運算（2000年以後出廠的家用個人電腦大都如此），除非必須處理像繪圖這種極需密集運算的工作，否 則這些電腦幾乎從不曾「火力全開」。分散式運算利用的，正是這些閒置不用的運算力。大型的工作可拆解成較小型的工作，然後經由網際網路，傳送給經常處於閒 置狀態的電腦處理。結果就能得到無與倫比的處理能力：IBM的藍色基因L是目前最強大的超級電腦，每秒大約可執行70兆次浮點運算；然而，據 SETI@home計畫負責人安德生表示，參與該計畫的個人電腦數量，保守估計約50萬台，每秒執行的浮點運算次數超過100兆次。

第一個公眾的分散式運算計畫，是為了找尋大質數而於1996年推出的「尋找莫仙尼質數網路計畫」。爾後，各種虛擬的超級運算計畫紛紛推出，包括嚴肅 的主題，如測試可能藥物的FightAIDS@home，以及目標崇高的計畫，如「猴子莎士比亞模擬器」。安德生預料在未來數年內，還可能出現數百個 @home計畫，參與計畫的中央處理器，更可能從目前的130萬個左右，激增到3000萬。

這股風潮的一大重要發展，就是建立了可同時處理多項計畫的分散式運算平台。其中的「柏克萊網路運算開放架構」（BOINC）為最大的平台之一，在其 上運作的計畫包括SETI@home與Einstein@Home，先前獨立運作的Climateprediction.net也在2004年8月加入 BOINC平台。未來數個月，BOINC平台還會再多出幾個夥伴，包括FightAIDS@home、PlanetQuest與Orbit@home。其 他整合性的分散式運算軟體平台包括Grid.org，這個平台執行兩項計畫，其一是找尋抗癌成份，其二是從胺基酸序列預測蛋白質立體結構。另外還有 Find-a-Drug.org平台，目前包括九項計畫，都是在尋找藥物以對抗不同疾病，好比瘧疾，以及通稱人類狂牛症的庫賈氏症。

這類@home平台也為科學家省下許多時間。以BOINC為例，就開放了平台架構的原始碼，因此研究人員無需再花時間撰寫自己的程式。這類軟體的開 發，需要數個人花上好幾年的時間，因為軟體必須能夠在上百萬台電腦的各個作業系統上運行無礙，還必須能處理錯誤的結果，並且防禦惡意的攻擊。同時擔任 BOINC負責人的安德生表示：「我們希望讓科學家，可以容易取得上百萬台電腦的寶貴處理能力。」

據安德生估計，普通電腦最多大概能處理12個@home計畫而不影響效能。超過這個數量，電腦的運算力就會被切分得太小，對計畫而言幾乎無用。安德 生補充，未來可能會出現新的軟體，讓個人電腦可自動切換執行不同的計畫。然而，不同的整合性平台如果同時在同一部電腦內運作，可能會彼此干擾。但是，全球 的個人電腦多達兩億台，美國德州奧斯丁聯合器材公司的總裁哈伯德就表示：「每個人都能分到很大的空間。」該公司採用的平台為Grid.org。

SETI@home 加入尋找外星人計劃

　　看過「接觸未來」這部電影嗎？影片中女主角守著望遠鏡（如左圖）監聽任何可能是外星人的訊號，這個計劃並非虛構，而是一項己經實施了四十年的長期計劃，雖然這個監聽計劃曾被中斷，但是並沒中斷人類尋找外星生命的努力。

　 　由於宇宙太大了，即使用光速旅行，也很難在短時間內探索整個銀河系，我們本銀河系寬約十萬光年，就算我們有一艘光速太空船，來回一趟也需要二十萬年，更 不用去談其他更遠的銀河系了，因此便有另外一種尋找外星生命的想法：那就是假設外星人也會使用無線電通訊，如果我們用全頻道的偵測儀器對著天空全天侯接收 電訊，一定可以接收到地球以外的訊號，然後再分析外來訊號是否為智慧生命所發出的。

　　這種想法不需要去遙遠的宇宙旅行，理論上亦可行，只需在地面建造大型無線電望遠鏡即 可，然而，這樣的計劃所收集的資料太過龐大，以致於有太多資料尚未分析是否為智慧生命所發出的訊號，因此，這個計劃的研究小組(SETI)才想出另一個有 趣的構想：那就是利用全世界的電腦來幫助計算與分析，如果你願意加入這個尋找外星人的計劃，成為第一個發現外星生命的人，你現在也可以在家裏或公司來執行 這項計劃。

##以上文章轉貼致黃啟雄的宇宙天文篇