Progetti

Seti@home

Seti@Home è uno dei più noti progetti di calcolo distribuito disponibili on line. In assoluto il progetto che ha risosso il maggior successo, sia in numero di partecipanti, che in quantità di potenza elaborativa. Lo scopo di questo progetto è la ricerca di segnali di intelligenza extraterrestre tramite l’analisi di segnali radio.
I moderni radiotelescopi riescono a scandagliare il cielo alla ricerca di informazioni di vario tipo, nella forma di onde radio. Questi dati devono ovviamente essere elaborati per poter stabilire se siano presenti informazioni di vario tipo (ad esempio, nel nostro caso, segnali provenienti da una intelligenza extraterrestre) e i computer rappresentano uno strumento ideale (per non dire l’unico). I ricercatori dell’università di Berkeley hanno intuito come fosse possibile suddividere l’enorme mole di dati da elaborare tra i PC di tutti coloro che desiderano collaborare a questo progetto di ricerca: la disponibilità di accessi internet ha reso questa ipotesi facilmente realizzabile e, per questo motivo, è nato il progetto Seti@home.
Con questo progetto vengono analizzati i dati delle registrazioni effettuate con il grande radiotelescopio di Arecibo (vedi foto sotto). Semplificando, le registrazioni radio (effettuate ad una determinata frequenza) siddivise in tante piccole parti ed inviate ai pc dei partecipanti, dove il client provvede all’eliminazione dei disturbi ed alla ricerca di vari tipi di segnale.

ClimatePrediction

Il progetto climateprediction è il più grande esperimento di previsione climatica a lungo termine. Questo progetto utilizza complessi algoritmi e modelli per determinare il mutamento e l’evoluzione del cliema del nostro pianeta. Ad ogni client viene inviato un modello da simulare, ed ogni client genera una sua previsione di come cambierà il tempo nei prossimi anni. Se vengono oltrepassati certi parametri, ovvero il modello non è buono, il calcolo verrà interrotto e verrà iniziato un nuovo modello. Per simulare con precisione, viene eseguita un calcolo partendo dal passato, per poi arrivare ai giorni nostri ed al prossimo futuro. E’ possibile visualizzare l’avanzamento del calcolo su un bel grafico 3D, che visualizza temperature, precipitazioni, nuvole, pressione, ec altri dati relativi alla simulazione.

Einstein@home

In onore di Albert Einstein, che nella sua teoria generale della relatività aveva avanzato l’ipotesi che la gravità generata dai corpi spaziali distorce il tempo e lo spazio, i ricercatori del Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) hanno dato inizio alla ricerca di queste onde di gravità provenienti dalle pulsar.

Rosetta

Rosetta@home è un progetto medico, con lo scopo di determinare la forma tridimensionale delle proteine in una ricerca che mira a trovare cure per alcune tra le maggiori malattie umane. Facendo girare Rosetta sul tuo computer aiuti ad accelerare ed estendere le ricerche. Aiuterai inoltre anche gli sforzi di disegnare nuove proteine per combattere malattie quali l’HIV, la malaria, il cancro e l’Alzheimer. Giornamlente sul sito vengono riportate le migliori proteine trovate ed i rispettivi utenti che le hanno elaborate.

QMC

Il progetto QMC@HOME della facoltà Chimica Organica Teorica dell’Universita di Münster in Germania è una applicazione alla chimica della Meccanica quantistica.
Essendo quest’ultima una teoria molto complessa, i calcoli necessari per una sua applicazione pratica che non sia limitata a casi molto semplici, sono di un ordine di grandezza improponibile; d’altro canto le applicazioni pratiche spesso non necessitano della maggiore precisione possibile nella previsione di un fenomeno ma di ricercare configurazioni promettenti che possano essere verificate attraverso sperimentazione diretta.
La chimica quantistica ha come obbiettivo la descrizione del comportamento elettronico degli atomi e delle molecole in relazione alla loro reattività e fonda i suoi presupposti sulla meccanica quantistica, condividendone quindi l’improponibilità in termini di calcolo per casi non banali.
Il Metodo Monte Carlo adottato da QMC@HOME tenta di ridurre la mole di calcoli necessaria e di permettere la loro parallelizzazione: invece di tentare di risolvere le complesse equazioni che sono alla base del fenomeno da simulare tenta di ottenere una stima del risultato assegnando alle variabili in gioco un gran numero di combinazioni di valori casuali, ognuno correlato con una specifica probabilità di occorrenza; si riesce ad avere quindi una stima “per punti” che, se ben distribuiti, offrono un quadro generale del fenomeno molto vicino alla realtà.
Le possibilità in campo medico, scientifico e tecnologico, sono infinite.
Attualmente sono disponibili i client per windows e linux; le work unit hanno dimensioni minori di 10 MB e richiedono un tempo di calcolo da 4 a 48 ore su un PC 2400MHz.
La deadline è il valore più alto tra due settimane o 10 volte il tempo medio di calcolo sul sistema di riferimento.
Attualmente (Maggio 2006) il progetto sta per entrare nella fase beta nella quale sarà disponibile uno screensaver ed un miglior sistema di calcolo del tempo residuo (attualmente troppo legato alla macchina di riferimento).

ABC

ABC@home è un progetto di calcolo distribuito dedicato alla grande ricerca per le cosiddette abc-triple. Le abc-triple sono costituite da tre interi positivi a,b,c tali che a + b = c, con a < b < c; a, b, c non hanno divisori in comune e c > rad(abc), il cosiddetto radicale di abc. La Congettura ABC afferma che esiste solo un numero finito di abc-triple tali che log(c)/log(rad(abc)) > h per ogni h > 1 reale. La Congettura ABC è attualmente uno dei grandi problemi aperti della matematica. Se venisse provata la sua validità, un gran numero di altri problemi aperti potrebbero venir risolti come conseguenza diretta.

SIMAP

SIMAP è una database pubblico di somiglianze tra proteine precalcolate, che contiene tutte le sequenze proteiche attualmente conosciute e viene continuamente aggiornato.
Le proteine sono molecole di polimeri lineari, composte da monomeri di aminoacidi che vanno a formare le cosiddette “catene” proteiche. Il ripiegamento delle proteine dipende dalla sequenza di aminoacidi che le compongono, infatti ognuno di essi avrà proprie caratteristiche geometriche ed elettriche che determineranno la loro posizione nello spazio. Spesso le diverse proteine si differenziano solo per il numero o l’ordine dei loro aminoacidi.
Il discorso poi diventa più complesso se si va ad analizzare la struttura proteica, perchè esistono proteine più semplici dove le varie catene di aminoacidi sono singole, altre in cui si hanno tre catene affiancate, altre che formano dei foglietti di catene sovrapposti tra loro.
In pratica con questo progetto si studia la struttura della proteina e si fanno comparazioni tra strutture simili per poi catalogare tutto in un database accessibile a tutti.

Seasonal Attribution

Un altro nuovo progetto relativo allo studio del clima, realizzato in collaborazione con il team di climateprediction.net e con l’appoggio del WWF. Lo scopo di questo progetto è capire in che misura è possibile attribuire la causa di certi eventi climatici estremi e catastrofici all’influenza dell’uomo sul clima. Anche in questo caso vengono utilizzati modelli matematici sofisticati ed abbastanza pesanti da elaborare. L’analisi viene fatta dalla comparazione dei risultati dei vari modelli, eseguiti con parametri diversi. Piccole variazioni iniziali, possono portare a grandi differenze finali (viene citato sul sito il famoso “Butterfly Effect“: . Per questo c’è bisogno di eseguire tantissimi modelli diversi e c’è bisogno di una grande potenza di calcolo.

Cosmology

Spinhenge

In tutte le nazioni fortemente industrializzate la nanotecnologia è vista come la ricerca chiave del 21° secolo: sono attese innovazioni pionierisiche specialmente nel campo dell’elettronica del futuro.
La nanotecnologia si basa sulla possibilità di controllare la materia a livello atomico. Sebbene in generale il concetto sia ancora soltanto un sogno, alcuni processi hanno raggiunto un grado di qualità tale da permettere, praticamente senza alcuna limitazione e con sorprendente sistematicità, la creazione di qualsiasi molecola magnetica nel campo dell’ingegneria chimica.
Attraverso l’uso di queste molecole magnetiche, potranno essere sviluppate nuove applicazioni nano-magnetiche come moduli di memoria altamente integrati e micro-switch magnetici. In più potranno essere raggiunti importanti obbiettivi in campo biotecnologico e medico come, ad esempio, la chemioterapia locale dei tumori.
Nel contesto di questo progetto, svolto in collaborazione con le università di Osnabrück e Bielefeld e i Laboratori Ames in Iowa (USA), vengono condotte simulazioni numeriche estensive riguardanti le caratteristiche fisiche delle molecole magnetiche. Lo scopo del progetto è principalmente quello di scoprire struture altamente promettenti da usare come campioni per la sintesi di nuove molecole. In questa direzione, recentemente è stata individuata una struttura che potrà costituire un micro-swich magnetico (in figura).

Tanpaku

RieselSieve

Malaria Control

I modelli di simulazione delle dinamiche di trasmissione e degli effetti sulla salute della malaria sono uno strumento importante per il controllo di questa malattia infettiva. Tali modelli possono anche essere utilizzati per determinare le strategie ottimali per la distribuzione di reti antizanzare, chemioterapie o nuovi vaccini che sono attualmente in fase di sviluppo e test.

Questa modellizzazione è molto intensiva dal punto di vista computazionale e richiede simulazioni di popolazioni umane piuttosto vaste con set diversi di parametri relativi a quei fattori sociali e biologici che influenzano la distribuzione della malattia.

Lo Swiss Tropical Institute ha sviluppato un modello computazionale per l’epidemiologia malarica e successivamente ha impiegato la sua capacità elaborativa interna, circa 40 PC, per svolgere degli studi preliminari. Per convalidare questi modelli e per simulare adeguatamente la scala completa degli interventi e dei pattern di trasmissione appropriati per il controllo della malaria in Africa, è necessaria una potenza di calcolo molto più grande.

E’ stata quindi creata MalariaControl.net, allo scopo di sfruttare la disponibilità elaborativa volontaria di migliaia di persone in tutto il mondo, per aiutare a migliorare l’abilità dei ricercatori di prevedere, e quindi controllare, la diffusione della malattia.

Basandosi su esperienze pregresse, ci si aspetta che l’applicazione MalariaControl.net sia completata nel giro di pochi mesi – utilizzando i PC di migliaia di volontari – un volume di elaborazioni che normalmente richiederebbe 40 anni per concludersi con la capacità computazionale a disposizione degli scienziati che hanno sviluppato l’applicazione.

Inotlre, basandosi sempre sull’esperienza passata, molta di questa potenza elaborativa volontaria arriverà dai paesi sviluppati – Nord America ed Europa, in particolare.
Infine, uno degli obiettivi principali di AFRICA@home è il coinvolgimento delle Università africane e delle istituzioni nello sviluppo e nell’esecuzione delle applicazioni che gireranno sui computer dei volontari.

ulteriori info 

PrimeGrid

Predictor

Questo progetto si occupa di trovare nuove strutture proteiche partendo da una sequenza di aminoacidi, tentando di predirne la piegatura ed il funzionamento a priori, cioè, in assenza di conoscenza strutturale dettagliata, o dall’omologia con altra conosciuta, ma non identica, proteina

Leiden Classical

Scopo del progetto e’ la creazione di una rete di pc da sfruttare per risolvere problemi scientifici che richiedono notevoli potenze di calcolo per poter essere simulati. Questa rete puo’ essere usata sia da scenziati che da studenti che non hanno accesso a supercomputer o altre reti di computer. Possono usare questa rete anche gli stessi partecipanti (qualora il loro progetto abbia una valenza rilevante ). La speranza e’ di avere un numero sufficientemente alto di pc nella rete tale da garantire sempre l’elevata potenza di calcolo necessaria alle ricerche che verranno portate avanti con questo progetto. Leiden classical è indicato per le simulazioni fisico/meccaniche dinamiche, ed il codice sorgente è disponibile sul sito. E’ disponibile anche la documentazione sulle potenzialità del client per poter eseguire simulazioni e sviluppare progetti.

YOYO

LHC

LHC sta per Large Hadron Collider, che è il più grande e potente acceleratore di particelle mai costruito. Questo progetto aiuta a migliorare la struttura e la ricerca dell’LHC, simulando il viaggio delle particelle attaverso il tunnel lungo 27 Km. Con l’aiuto delle informazioni calcolate gli addetti che controllano l’acceleratore possono calibrare il tutto con maggiore precisione.

MicroFluids

Lo scopo del progetto e’ la simulazione del comportamento e della stabilita’ dei fluidi a 2 fasi in condizioni di microgravita’ e microfluidita’. Il fine di questa simulazione e’ la creazione di migliori dispositivi per la gestione del propellente per satelliti. Ma anche riuscire a indirizzare meglio un fluido all’interno di un mircocanale o di un MEMS , ovvero microsistemi elettromeccanici (tipo micropompe). Nel primo caso pensate a quando invece di portare propellente (solido) al motore la pompa (di benzina ) porta del gas, per una errata gestione dello stesso, e’ molto pericoloso! Nel caso dei MEMS uno dei problemi da risolvere e’ la creazione di bolle all’interno di un microcanale o micropompa che bloccano il fluido. Sebbene queste possano essere eliminate con un aumento della pressione del fluido, cio’ non e’ sempre possibile su scale molto piccole, perche’ le pompe potrebbero non essere sufficientemente potenti. Per ovviare a cio’ si puo’ modificare la topologia della pompa e del microcanale, che e’ quello che si sta cercando di fare.

SZTAKI

Il progetto ha finalità puramente matematico/teoriche. Anche se gli stessi autori vedono già delle possibili applicazioni in crittografia.
Nella pratica stanno cercando tra le matrici 11×11 quelle che hanno le condizioni necessarie e sufficienti a generare un sistema di numeri. Il perchè debbano essere proprio 11×11 non si capisce bene, dicono solo che per loro il caso 11 sembra risolvibile (il caso 10 è stato già concluso). Concentrano invece l’attenzione sul fatto che vogliono riuscire a trovare le matrici per cui ogni vettore dello spazio abbia una sua rappresentazione finita nella base formata da queste matrici con cifre che siano solo i numeri da 0 a 10.
Fanno notare inoltre che, a differenza della rappresentazione canonica, dove vettori “vicini” hanno coordinate simili, in questa nuova rappresentazione ciò non è più vero. E da qui si può pensare alle applicazini in crittografia (chiavi simili portano a soluzioni molto diverse tra loro).
Quello che chiedono ai nostri pc è di elaborare una grandissima quantità di matrici candidate per trovare quelle buone. Le matrici candidate sono fortunatamente in numero finito ma tale numero è sfortunatamente funzione esponenziale della dimensione delle matrici stesse (11). Più tecnicamente l’output che ottengono non sono le matrici ma i loro polinomi caratteristici.
Vanno poi ancora oltre e considerano anche potenze negative delle matrici nella rappresentazione dei vettori e hanno trovato che la rappresentazine non è più unica, ma anche che la frontiera dell’insieme dei vettori rappresentabili è formata da vettori con rappresentazione in seire di sole potenze negative e che tale frontiera è un frattale, cioè ha dimensione frazionaria.