Computación voluntaria
Sistema donde los usuarios donan recursos informáticos para contribuir a la investigación
Un programa que se ejecuta en la computadora de un voluntario contacta periódicamente con un servidor de aplicaciones de investigación a través de Internet para solicitar trabajos e informar resultados.

La computación voluntaria es un tipo de computación distribuida en la que las personas donan los recursos no utilizados de sus computadoras a un proyecto orientado a la investigación [1] y, a veces, a cambio de puntos de crédito [2] . La idea fundamental detrás de esto es que una computadora de escritorio moderna es lo suficientemente potente como para realizar miles de millones de operaciones por segundo, pero para la mayoría de los usuarios solo se utiliza entre el 10 y el 15% de su capacidad. Tareas comunes como el procesamiento de textos o la navegación web dejan la computadora inactiva la mayor parte del tiempo.

La práctica de la computación voluntaria, que data de mediados de los años 1990, puede potencialmente poner a disposición de los investigadores una capacidad de procesamiento sustancial a un costo mínimo. Normalmente, un programa que se ejecuta en la computadora de un voluntario se comunica periódicamente con una aplicación de investigación para solicitar trabajos e informar resultados. Un sistema de middleware suele servir como intermediario. [3]

Historia

El primer proyecto de computación voluntaria fue el Great Internet Mersenne Prime Search , que comenzó en enero de 1996. [4] Le siguió en 1997 distributed.net . En 1997 y 1998, varios proyectos de investigación académica desarrollaron sistemas basados ​​en Java para computación voluntaria; algunos ejemplos incluyen Bayanihan, [5] Popcorn, [6] Superweb, [7] y Charlotte. [8]

El término computación voluntaria fue acuñado por Luis FG Sarmenta, el desarrollador de Bayanihan. También resulta atractivo para los esfuerzos globales en materia de responsabilidad social, o Responsabilidad Social Corporativa , como se informó en Harvard Business Review. [9]

En 1999 se lanzaron los proyectos SETI@home y Folding@home , que recibieron una considerable cobertura mediática y cada uno de ellos atrajo a varios cientos de miles de voluntarios.

Entre 1998 y 2002 se formaron varias empresas con modelos de negocio que implicaban la computación voluntaria. Algunos ejemplos son Popular Power , Porivo, Entropia y United Devices .

En 2002, se fundó el proyecto Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) en el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California, Berkeley , financiado por la National Science Foundation. BOINC proporciona un sistema de middleware completo para la computación voluntaria, que incluye un cliente, una interfaz gráfica de usuario del cliente, un sistema de ejecución de aplicaciones, un software de servidor y un software que implementa un sitio web del proyecto. El primer proyecto basado en BOINC fue Predictor@home , con sede en el Scripps Research Institute, que comenzó a funcionar en 2004. Poco después, SETI@home y climate prediction .net comenzaron a utilizar BOINC. Durante los siguientes años se crearon varios proyectos nuevos basados ​​en BOINC, incluidos Rosetta@home , Einstein@home y AQUA@home . En 2007, IBM World Community Grid cambió de la plataforma United Devices a BOINC. [10]

Software intermedio

El software cliente de los primeros proyectos de computación voluntaria consistía en un único programa que combinaba la computación científica y la infraestructura de computación distribuida. Esta arquitectura monolítica era inflexible. Por ejemplo, era difícil implementar nuevas versiones de la aplicación.

Más recientemente, la computación voluntaria ha migrado a sistemas de middleware que proporcionan una infraestructura de computación distribuida independiente de la computación científica. Algunos ejemplos incluyen:

  • BOINC es el sistema de middleware más utilizado. Ofrece software cliente para Windows, macOS, Linux, Android y otras variantes de Unix.
  • XtremWeb se utiliza principalmente como herramienta de investigación. Lo ha desarrollado un grupo con sede en la Universidad de París Sur.
  • Xgrid es desarrollado por Apple . Sus componentes cliente y servidor solo funcionan en macOS.
  • Grid MP es una plataforma de middleware comercial desarrollada por United Devices y se utilizó en proyectos de computación voluntaria, incluidos grid.org , World Community Grid , Cell Computing y Hikari Grid.

La mayoría de estos sistemas tienen la misma estructura básica: un programa cliente se ejecuta en la computadora del voluntario y se comunica periódicamente con los servidores operados por el proyecto a través de Internet, solicitando trabajos e informando los resultados de los trabajos completados. Este modelo de "extracción" es necesario porque muchas computadoras de los voluntarios están detrás de cortafuegos que no permiten conexiones entrantes. El sistema lleva un registro del "crédito" de cada usuario, una medida numérica de cuánto trabajo han realizado las computadoras de ese usuario para el proyecto.

Los sistemas de computación voluntaria deben lidiar con varios problemas relacionados con las computadoras voluntarias: su heterogeneidad, su rotación (la tendencia de las computadoras individuales a unirse y abandonar la red con el tiempo), su disponibilidad esporádica y la necesidad de no interferir con su desempeño durante el uso regular.

Además, los sistemas informáticos voluntarios deben abordar problemas relacionados con la corrección:

  • Los voluntarios no rinden cuentas y son esencialmente anónimos.
  • Algunas computadoras voluntarias (especialmente aquellas que están overclockeadas) ocasionalmente funcionan mal y devuelven resultados incorrectos. [ cita requerida ]
  • Algunos voluntarios devuelven intencionalmente resultados incorrectos o reclaman un crédito excesivo por los resultados.

Un enfoque común para estos problemas es la computación replicada, en la que cada tarea se realiza en al menos dos computadoras. Los resultados (y el crédito correspondiente) se aceptan solo si coinciden lo suficiente.

Desventajas para los participantes

  • Mayor consumo de energía: una CPU generalmente consume más electricidad cuando está activa que cuando está inactiva. Además, el deseo de participar puede hacer que el voluntario deje la PC encendida durante la noche o desactive funciones de ahorro de energía como la suspensión. Además, si la computadora no puede enfriarse adecuadamente, la carga adicional en la CPU del voluntario puede hacer que se sobrecaliente.
  • Disminución del rendimiento del PC: si la aplicación de computación voluntaria se ejecuta mientras el ordenador está en uso, puede afectar el rendimiento del PC. Esto se debe a un mayor uso de la CPU, la memoria caché de la CPU, el almacenamiento local y la conexión de red. Si la RAM es una limitación, puede resultar en un aumento de las fallas de la memoria caché del disco o un aumento de la paginación. Las aplicaciones de computación voluntaria generalmente se ejecutan con una prioridad de programación de CPU más baja, lo que ayuda a aliviar la contención de la CPU. [11]

Estos efectos pueden ser o no perceptibles, e incluso si lo son, el voluntario podría optar por seguir participando. Sin embargo, el aumento del consumo de energía se puede remediar en cierta medida configurando una opción para limitar el porcentaje del procesador utilizado por el cliente, que está disponible en algunos programas de cliente.

Beneficios para los investigadores

Poder computacional

La computación voluntaria puede proporcionar a los investigadores una potencia informática que no se puede conseguir de ninguna otra forma. Por ejemplo, Folding@home ha sido clasificado como uno de los sistemas informáticos más rápidos del mundo. Con un mayor interés y participación voluntaria en el proyecto como resultado de la pandemia de COVID-19 , [12] el sistema alcanzó una velocidad de aproximadamente 1,22 exaflops a finales de marzo de 2020 y llegó a 2,43 exaflops el 12 de abril de 2020, [13] convirtiéndolo en el primer sistema informático exaflop del mundo .

Costo

La computación voluntaria suele ser más barata que otras formas de computación distribuida [14] y normalmente no tiene ningún coste para el investigador final.

Importancia

Si bien existen problemas como la falta de responsabilidad y confianza entre los participantes y los investigadores durante la implementación de los proyectos, la informática voluntaria es de crucial importancia, especialmente para los proyectos que cuentan con fondos limitados. [15]

  • Las supercomputadoras con una enorme capacidad de procesamiento son extremadamente caras y sólo están disponibles para algunas aplicaciones, si se las pueden permitir. Si bien la computación voluntaria no es algo que se pueda comprar, su poder surge del apoyo público. Un proyecto de investigación que cuenta con recursos y fondos limitados puede obtener una enorme capacidad de procesamiento atrayendo la atención del público. [16]
  • Al ofrecerse voluntariamente y brindar apoyo y poder computacional a las investigaciones sobre temas como la ciencia, se alienta a los ciudadanos a interesarse en la ciencia y también se les permite tener voz en las direcciones de las investigaciones científicas y, eventualmente, la ciencia futura al brindar apoyo o no a las investigaciones. [1]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "Computación voluntaria". BOINC.Berkeley.edu . BOINC. Archivado desde el original el 18 de diciembre de 2021 . Consultado el 10 de marzo de 2023 .
  2. ^ Y. Chen, Lydia; P. Reiser, Hans (2017). Aplicaciones distribuidas y sistemas interoperables: 17.ª conferencia internacional IFIP WG 6.1, DAIS 2017, celebrada como parte de la 12.ª conferencia internacional federada sobre técnicas de computación distribuida, DisCoTec 2017, Neuchâtel, Suiza, del 19 al 22 de junio de 2017, Actas. Springer. pág. 192. ISBN. 9783319596655. Archivado desde el original el 20 de enero de 2023 . Consultado el 12 de agosto de 2022 . En la informática voluntaria, los participantes donan recursos computacionales a cambio de puntos de crédito.
  3. ^ Chorazyk, Pawel; Byrski, Aleksander; Pietak, Kamil; Kisiel-Dorohinicki, Marek; Turek, Wojciech (13 de septiembre de 2017). "Computación voluntaria en un entorno escalable y ligero basado en la web". Métodos asistidos por ordenador en ingeniería y ciencia . 24 (1): 17–40. doi :10.24423/cames.201 (inactivo 12 de septiembre de 2024). ISSN  2299-3649. Archivado desde el original el 20 de septiembre de 2022 . Consultado el 19 de septiembre de 2022 .{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de septiembre de 2024 ( enlace )
  4. ^ "Historia de GIMPS". Mersenne.org . Gran búsqueda de números primos de Mersenne en Internet. Archivado desde el original el 18 de octubre de 2013. Consultado el 29 de diciembre de 2013 .
  5. ^ Sarmenta, LFG (1998). "Bayanihan: Web-Based Volunteer Computing Using Java". Worldwide Computing and Its Applications — WWCA'98: Second International Conference Tsukuba, Japón, 4-5 de marzo de 1998 Actas . Apuntes de clase en informática. Vol. 1368. Springer Berlin Heidelberg. págs. 444–461. CiteSeerX 10.1.1.37.6643 . doi :10.1007/3-540-64216-1_67. ISBN  978-3-540-64216-9Archivado desde el original el 20 de enero de 2023. Consultado el 29 de octubre de 2016 . • ISBN 978-3-540-64216-9  (versión impresa) • ISBN 978-3-540-69704-6  (versión en línea)
  6. ^ O Regev; Noam Nisan (28 de octubre de 1998). "El mercado de las palomitas de maíz: un mercado en línea para los recursos computacionales". Actas de la primera conferencia internacional sobre economías de la información y la computación (en Charleston, Carolina del Sur) . Nueva York, Nueva York: ACM Press. pp. 148–157. doi :10.1145/288994.289027. ISBN 1-58113-076-7.
  7. ^ Alexandrov, AD; Ibel, M.; Schauser, KE; Scheiman, KE (1996). "SuperWeb: cuestiones de investigación en computación global basada en Java". Actas del taller sobre Java para simulación y modelado de computación científica y de ingeniería de alto rendimiento . Nueva York: Syracuse University.
  8. ^ Baratloo, A.; Karaul, M.; Kedem, Z.; Wyckoff, P. (septiembre de 1996). "Charlotte: Metacomputing on the Web" . Actas de la 9.ª Conferencia Internacional sobre Sistemas de Computación Paralela y Distribuida . Archivado desde el original el 26 de enero de 2010 . Consultado el 25 de agosto de 2007 .
  9. ^ Porter, Michael; Kramer, Mark. "El vínculo entre la ventaja competitiva y la responsabilidad social corporativa" (PDF) . Harvard Business Review. Archivado (PDF) desde el original el 16 de mayo de 2008. Consultado el 25 de agosto de 2007 .
  10. ^ "Anuncio de migración de BOINC". 17 de agosto de 2007. Archivado desde el original el 3 de noviembre de 2018. Consultado el 29 de diciembre de 2013 .
  11. ^ Geoff Gasior (11 de noviembre de 2002). "Medición del impacto en el rendimiento de Folding@Home". Archivado desde el original el 25 de junio de 2012. Consultado el 29 de diciembre de 2013 .
  12. ^ News 12 Long Island 2020 : "Desde el inicio de la pandemia de COVID-19, Folding@home ha experimentado un aumento significativo en las descargas, una clara indicación de que la gente de todo el mundo está preocupada por hacer su parte para ayudar a los investigadores a encontrar un remedio para este virus", dijo la Dra. Sina Rabbany, decana de la Escuela DeMatteis.Error de harvnb: no hay destino: CITEREFNews_12_Long_Island2020 ( ayuda )
  13. ^ Laboratorio Pande. «Estadísticas de clientes por SO». Stats.FoldingAtHome.org . Archivado desde el original el 12 de abril de 2020. Consultado el 12 de abril de 2020 .
  14. ^ Kondo, Derrick; Javadi, Bahman; Malecot, Paul; Cappello, Franck; Anderson, David P. "Análisis de costo-beneficio de la computación en la nube versus las redes de escritorio" (PDF) . Proyecto MESCAL .
  15. ^ Nov, Oded; Anderson, David; Arazy, Ofer (26 de abril de 2010). "Computación voluntaria". Actas de la 19.ª conferencia internacional sobre la World Wide Web . WWW '10. Raleigh, Carolina del Norte, EE. UU.: Association for Computing Machinery. págs. 741–750. doi :10.1145/1772690.1772766. ISBN 978-1-60558-799-8. Número de identificación del sujeto  15793054.
  16. ^ "El poder de una red informática voluntaria - DZone Performance". DZone.com . Archivado desde el original el 2021-07-11 . Consultado el 2021-07-11 .
  • Se busca: El tiempo libre de tu computadora Physics.org, septiembre de 2009
  • La supercomputadora más potente del planeta todavía necesita tu computadora portátil para curar el cáncer Inverse.com, diciembre de 2015
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