Мал золотник, да дорог: ученые из НИТУ «МИСиС» предлагают создать облачный супер-ПК из миллионов смартфонов

В идее распределенных вычислительных систем нет ничего нового. Идея реализована уже давно, плюс примеров таких реализаций множество, включая SETI, Folding@Home и другие. Идея в том, что специальное программное обеспечение использует незадействованные ресурсы локальных систем — например, ноутбуков и ПК, направляя их на выполнение полезных задач. Ну да, это может быть поиск сигналов внеземного происхождения или разных форм белка.

Но обычно такие системы и составляются из ноутбуков или десктопных ПК. А что, если задействовать ресурсы смартфонов или планшетов? Эта идея тоже не новая, но сейчас ее реализацией занялись российские ученые — специалисты из МИСиС.

Что за идея?

Команда сотрудников института разработала прототип сети, которая дает возможность объединять в единую систему тысячи или даже миллионы мобильных устройств. Система без проблем масштабируется и дает возможность направлять вычислительные ресурсы таких девайсов на полезные нужды. Объединенная система в итоге не уступает по производительности суперкомпьютерам, а возможно, многие из них и превосходит.

Работа ученых со всеми подробностями опубликована в журнале Communications in Computer and Information Science. В целом, суть идеи все та же — задействование неиспользуемых ресурсов разных устройств. Согласно прогнозам экспертов, вскоре количество используемых смартфонов во всем мире превысит цифру в 7 млрд. Это огромное количество хотя и маломощных, но все же вычислительны систем.

Если хотя бы часть ресурсов определенного количества этих смартфонов задействовать для решения полезных задач, для которых необходимы вычислительные мощности, человечество бы получило крайне мощный инструмент для решения многих своих проблем. И если раньше такая идея всерьез не рассматривалась, то сейчас — да, поскольку смартфоны становятся все более мощными.

Вполне может быть, что в скором будущем суперкомпьютеры будут не только локальными, но и распределенными. А их составными частями станут наши с вами смартфоны.

«Наша работа посвящена использованию мобильных устройств в качестве поставщиков вычислительных ресурсов. Основная идея проекта заключается в использовании простаивающих вычислительных ресурсов мобильных устройств для различных расчетов, без ущерба для их прямого назначения. Для этого необходима серия различных вычислительных экспериментов для изучения поведения грид-системы, состоящей из разнородных устройств с разной процессорной архитектурой и разными операционными системами, с последующей настройкой различных параметров проекта», — рассказал соавтор работы, доцент кафедры инженерной кибернетики НИТУ «МИСиС» Илья Курочкин.

Больше подробностей

Для удобства пользователей система не будет работать со всеми подключенными смартфонами в режиме 24/7. Вместо этого предполагается использование гаджетов в фоновом режиме, когда они стоят на зарядке или же заряжены почти полностью, будучи при этом подключенными по Wi-Fi. По мнению участников проекта, если все правильно сделать, то параметры такой распределенной системы не будут слишком активно влиять на уровень заряда батарей подключенных устройств.

Что касается прототипа, то он был развернут на платформе BOINC. В целом, ничего не мешает использовать кроме смартфонов — планшеты, ноутбуки и десктопные ПК. Но все же всерьез за смартфоны пока брались немногие компании. Что касается операционных систем, то платформа совместима со всеми распространенными ОС как для мобильных устройств, так и для ноутбуков с десктопами. Сейчас относительно производительные чипы встроены во многие бытовые системы, включая, например, умные телевизоры. Так что их вычислительные ресурсы тоже можно использовать в подобной сети.

Разработчики, по их словам, провели ряд вычислительных экспериментов на тестовой мобильной распределенной системы. Найденная конфигурация дала возможность сократить время проведения вычислительных экспериментов, а также увеличить процент загрузки устройств и снизить процент просроченных задач.

Использоваться подобный проект может для разных задач, где требуется большое количество ресурсов. Это могут быть моделирование свойств материалов, изучение свойств белков, глубокое обучение нейросетей и много чего еще.

Распределенные вычисления — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:

→ Маленьких «малинках» в крупном дата-центре
→ новых SoC от Apple — M1 Pro и M1 Max
→ Создании собственного корпуса для сервера

Ничто не ново под Луною

Да, как и говорилось выше, причем не один, а пару раз, идея создания единой платформы для объединения вычислительных ресурсов смартфонов не новая. В больших масштабах ее пыталась внедрить компания НТС, которая загрузила в каталог приложений программу для Android-смартфонов, предназначенную для объединения тысяч или даже миллионов устройств.

Назывался этот проект Power to Give. На американской версии сайта HTC до сих пор доступна страница проекта, так вполне возможно, что он существует и как-то работает до сих пор. Во всяком случае, в Google Play приложение до сих пор есть, а количество его скачиваний превысило 1 млн. Неплохо.

Вот видео, где подробно рассказывается о преимуществах платформы.


Все, что нужно было сделать для подключения — загрузить приложение, подключиться к Wi-Fi сети или мобильной сети передачи данных и начать заряжать телефон. Приложение оценивало условия, и если они были оптимальными, начиналась работа — телефон становился частью распределенной сети. Вот характеристики устройств, которые могли участвовать в работе платформы:

• Android 4.4 KitKat или выше.
• Процессор 1.5 GHz dual-core, 1 GHz quad-core
• 1 ГБ ОЗУ или выше.

В целом, для 2014 года достаточно средние требования. К сожалению, отечественный проект пока не подошел к стадии непосредственной реализации, так что критерии подключения к сети, разработанной институтом, неизвестны.

Хотелось бы надеяться, что отечественный проект получит какое-то продолжение, а не ляжет под сукно. И тогда многие миллионы владельцев смартфонов получат возможность помочь научным или медицинским проектам.