В 2000 году исследователи Стэнфордского университета разработали программу Folding@Home для распределённых вычислений с целью компьютерного моделирования свёртывания молекул белка. На протяжении 20 лет этот проект, использующий вычислительную мощность домашних ПК, помогал учёным находить новые способы решения сложнейших медицинских проблем. Одной из таких проблем стал возбудитель заболевания COVID-19 – коронавирус SARS-CoV-2. С начала апреля к проекту Folding@Home присоединились сотни тысяч волонтёров, желающих помочь науке в поиске вакцины от нового коронавируса, и невольно создали мощнейший в мире суперкомпьютер.
По словам директора проекта Folding@Home биохимика Грега Боумэна, за последние пару недель в системе программы зарегистрировались более 700000 новых операторов. Как правило, в системе одновременно задействованы не более 30000 устройств. Такой прирост новых пользователей привёл к невероятному скачку вычислительной мощности. На пике производительности система Folding@Home достигла поразительных 2,4 эксафлопса, превзойдя по мощности топ-500 суперкомпьютеров мира вместе взятых.
Компания Microsoft анонсировала, что производительность графического процессора консоли Xbox One Series X составит недоступные прежде для игровых приставок 12 терафлопс. Однако, чтобы добиться показателей сети Folding@Home, понадобится 200 тысяч таких приставок. Успех этого проекта наглядно демонстрирует, на что способны обычные домашние компьютеры, работая сообща. Сейчас вся эта вычислительная мощность используется для решения общей задачи: моделирования поведения белков внутри организма для выяснения их ключевых биологических функций.
Прежде всего работа Folding@Home направлена на исследования так называемых S-белков, образующих шипы на поверхности вируса SARS-CoV-2 (их название происходит от английского слова Spike – «шип»). Учёные имеют теоретические представления о том, как эти шипы, состоящие из трёх протеинов, прикрепляются к человеческим клеткам и инфицируют их. Структура S-белков получила прозвище «демогоргон», поскольку в момент захвата мишени – мембранного белка ACE2 – она напоминает монстра с раскрывающимся подобно лепесткам цветка ртом из сериала «Очень странные дела». Задача учёных – понять механизмы работы этих структур и найти способ их заблокировать, чтобы не допустить проникновения вируса внутрь клетки.
Для осуществления задумки исследователям необходимо моделировать раскрытие «демогоргонов»: осуществление подобных симуляций на базе одного среднестатистического компьютера может затянуться на несколько лет. Магия проекта Folding@Home заключается в разбивке составного процесса моделирования на тысячи маленьких задач, решение которых распределяется по зарегистрированным в системе домашним компьютерам. При установке программы пользователь может выбирать, какую долю вычислительной мощности своего компьютера направить на работу в системе. Folding@Home запускается в фоновом режиме, выполняя вычисления лишь в то время, пока ресурсы процессора не задействованы в работе других приложений.
Помимо поиска вакцины, способной заблокировать S-белки, в системе Folding@Home кипит работа над десятками других проектов, связанных с поиском лекарств против COVID-19, а также с изучением отсроченного влияния вируса SARS-CoV-2 на организм человека. Грег Боумэн призывает людей по всему миру присоединиться к глобальному проекту по противостоянию новому коронавирусу вне зависимости от мощности их домашних ПК, ведь даже самый небольшой вклад приблизит мир к достижению общей цели. Члены исследовательской группы Folding@Home ожидают, что в ближайшее время количество операторов в системе преодолеет отметку в один миллион.
Скачать программу можно на официальном сайте проекта foldingathome.org