虽然PC的运算能力一直在遵循摩尔定律中飞速递增,但和运算能力动辄以每秒万亿次计的超大型计算机相比,无疑始终是望尘莫及。但你有没有想过,我们的PC除了用来发发E-Mail、上上网、玩玩游戏等个人应用之外;同样可以负担大规模运算,以助防治×××、天花,甚至还能用来抵御炭疽病毒的生化***?

这可不是天方夜谭,虽然单台PC的运算处理能力极为有限,但一旦通过网络连接成网格计算的“网络虚拟超级计算机”,其整体运算能力足以媲美目前最快的超级计算机——而花费却要低得多的多。

网格的起源

网格计算的原理是由数据中心将复杂的运算数据打包成很多小片段分发给参与计算的计算机,然后同样以片段形式返回的计算结果再由数据中心重组。最出名的网格计算实例莫过于用来搜索地球以外的智慧生物的SETI@home (即Search for Extraterrestrial Intelligence at home的英文缩写,意为在家中搜索地球之外的智能生物)项目了。在这一从1999年5月启动的项目中,有数百万台连上Internet的计算机参与分析由架设在波多黎各的全球最大的太空射电望远镜返回的信号。

医学新应用

在现代生物制药领域,研制一款新药需要大量的试验数据支持,包括无穷无尽的分子组合运算和化合物筛选。完成这些任务的时耗,不仅取决于研究机构的计算能力,而且必然要受到有限预算的制约。而一旦应用聚沙成塔的网格计算方式,通过网络连接起来的电脑——尤其是数量众多的PC, 能够予以研究人员巨大的运算能力支持,从而突破成本和硬件功能的限制,加速研发的进程。

网格可以在几天内处理以往需要耗费数月、乃至数年的复杂运算,并且可以大大节省传统方式所必需负担的巨额硬件成本。它尤其适用于从数千万种已知的化合物中筛选出可以附着在致病蛋白质上面的有效分子,进而协助治愈疾病。一直致力于网格运算软件研发及应用推广的United Devices公司的副总裁Paul Kirchoff曾举这样一个例子说明网格计算应用于医药研发的重大意义:在研发治疗天花药物的项目中,通过[url]www.grid.org[/url],以网格计算的方式总共耗时五个月从牛津大学实验室中的3500万种化合物中筛选出了45种可能有效的分子;而过去要执行这样的任务,除了耗费可能超过7500万美元之巨外,完成的时间更是难以预计([url]www.grid.org[/url]是利用全球250万部计算机构成的全球网格组织)。

United Devices公司搭建了一个由7000台PC组成的商业网格,Paul Kirchoff声称它的运算能力足以和世界排名前八的超级计算机并驾齐驱;但和由250万台计算机组成的,专门用于药物研究的公益性环球网格相比,它还只算是米粒之珠。据介绍,这一超级网格的最大运算能力能达到每秒3000万亿次(3 PetaFLOPS),比目前全球排名前10的超级计算机的运算能力之和还要强23倍。

目前已有越来越多的制药厂商开始使用企业网搭建的网格来辅助研究新药,瑞士诺华公司也是其中之一(诺华公司去年在世界药品市场占有率约4.1%,营业额达到209亿美元,赢利73亿美元)。该公司药物研究实验室信息暨知识管理部门主管Manuel Peitsch曾表示,他们现在已经把2700台PC连接起来,并且在两年之内将增加到2万至2.5万台。

虽然第一种由“计算机筛选”检验的药物要在数年后才进行临床试验,但网格计算已经帮助研究者发现了前景看好的新化合物,并且已经进入试验阶段。Peitsch说,“这仅仅是开始,不出两年,网格计算将在诺华制药得到更广泛、更深层次的应用。”

网格技术还可以为医疗系统建立起前所未有的巨大数据库,专家们可以方便、高效地从中找出有用参考信息以为对症下药的佐证,比如说通过大量X光片的对比来决定是否应当对病人立即进行组织切片检查以确定乳腺癌等疾病。目前,牛津大学和IBM共同设立的e-Diamond网格计划已经实现了这样的目标:专科医生不仅能看到自己所在的×××防护中心收集的X光照片,还可以通过网格和其它中心的照片进行比较对照,从而得到更有代表性的×××病例样本。

发展前景

展望未来,网格技术的最终发展前景是把Internet联结成惟一的一个虚拟超级计算机,未来的Internet不只是像现在这样可以随时提供信息,而且还可以根据需要完成任意一项计算任务。知名应用科学研究机构Fraunhofer研究中心的网格项目负责人弗兰茨-约瑟夫·普弗劳恩特(Franz-Josef Pfreundt)曾这样畅想:“我的台式电脑不仅仅是一个用来传输软件、计算能力和服务的工具,还是网格中的一个人机界面。”

世界知名网格试验项目

1. 搜索地球之外的智能生物:[url]http://setiathome.ssl.berkeley.edu[/url]

在加利福尼亚伯克利大学的SETI@home研究项目中,我们可以从上述网址下载经过位于波多黎各的305米长的射电望远镜过滤后的来自宇宙的信号,参与搜索外星智慧生物。

2. 抗击艾滋病毒(AIDS):[url]www.fightaidsathome.org[/url]

参与进来,你将协助科学家们共同找出更多HIV病毒的结构。

3. 通过研究蛋白质的3D结构来仿制新的药物:[url]http://toolbar.google.com/dc/offerdc.html[/url]

这个得到Google支持的公益×××项目叫做” Folding@home”,由斯坦福大学负责,旨在通过研究蛋白质的3D结构来仿制新的药物。只要安装Google的搜索工具插件(英文版)即可参与进来。