Журнал «Компьютерра» № 17 от 8 мая 2007 года

ТЕХНОЛОГИИ: PS3 ускоряет фолдинг на дому

Автор: Малаховский, Максим

Игровая приставка Sony PlayStation 3 (PS3) начинает оправдывать ожидания не только хардкорных геймеров, но и участников проекта распределенных вычислений Folding@Home. Шутка ли, всего за первый месяц использования приставок в исследованиях процесса сворачивания белков общая производительность проекта увеличилась вдвое.

Pande Group, организаторы http://fah-web.stanford.edu из Стэнфордского университета, заинтересовались PS3 еще на стадии ее разработки, а уже в августе 2006 года компания Sony анонсировала программу для распределенных вычислений молекулярной динамики белков на своей новой приставке. Такое внимание к этому детищу индустрии игр со стороны ученых, постоянно испытывающих нехватку вычислительных ресурсов, не случайно – достаточно лишь бегло познакомиться с техническими характеристиками PS3.

Пока гранды процессоростроения – Intel и AMD – лишь готовятся выпустить на рынок свои восьмиядерники, PS3 уже может похвастаться процессором Cell Broadband Engine. Многоголовый Cell состоит из центрального процессора (CPU) и семи синергетических процессоров (SPU). Каждый SPU работает на частоте 3,2 ГГц, распараллеливая вычислительные процессы. Благодаря получаемому синергетическому эффекту Cell при выполнении мультимедийных задач может развивать производительность в 200 гигафлопс, что вполне позволяет назвать PS3 домашним суперкомпьютером.

15 марта нынешнего года финальный релиз программы для распределенных вычислений на PS3 был продемонстрирован на пресс-конференции в кампусе Стэнфордского университета. Расчетная программа реализована в виде встроенного в приставку программного обеспечения (начиная с версии 1.6). Таким образом, у обладателей PS3 нет никаких проблем с установкой и настройкой расчетной программы, какие, случается, возникают у пользователей обычных ПК, участвующих в подобных проектах.

Результат не заставил себя долго ждать: вскоре производительность проекта Folding@Home выросла вдвое. Вооруженные приставками участники проекта, десятикратно проигрывая в числе остальной братии, оснащенной менее быстрым железом, достигли отметки вычислительной производительности в 400 терафлопс. Для сравнения, самый быстрый на сегодня суперкомпьютер BlueGene/L выжимает в пике около 360 терафлопс.

BlueGene/L положили на лопатки всего лишь 30 тысяч обладателей PS3, активно считающих в проекте, – тогда как продано уже более миллиона приставок. Такое положение дел заставило компанию Sony задуматься над системой поощрения владельцев PS3, участвующих в распределенных вычислениях. Будем надеяться, что эта инициатива позволит проекту Folding@Home превзойти рекордную отметку производительности в 1 петафлопс (тысяча терафлопс).

Расчетный клиент под PS3 задействует и графические способности приставки. RSX (графический чип PS3) в реальном масштабе времени отображает процесс сворачивания белка. Для этого графическая подсистема использует передовые технологии, в частности HDRI – High Dynamic Range Image, изображение с расширенным динамическим диапазоном. Поэтому довольными остаются все: ученые получают «корешки» – вожделенные терафлопсы, а пользователи приставок – «вершки» в виде возможности с помощью интерактивного контроллера созерцать во всех ракурсах трехмерную молекулу белка, которая претерпевает причудливые метаморфозы при сворачивании в определенную пространственную конформацию.

Особенности процессорной архитектуры PS3 позволяют использовать их пока лишь для так называемых неявных вычислений белков с общей производительностью 10–15 гигафлопс с приставки, против ожидавшихся 25. Но это только начало – на очереди ряд алгоритмов, которые значительно обогатят набор вычислительных режимов и увеличат размер обсчитываемых белков.

Привлечение к проекту игровых приставок не первое достижение Folding@Home в деле освоения нестандартных вычислительных ресурсов. Не менее громко прошлой осенью говорили и о выходе расчетной программы для новейших графических процессоров (GPU) от ATI, установленных в видеоадаптерах Radeon X19хх. Спустя полгода на проект уже вовсю работают и GPU менее мощных видеокарт – X18хх и X16хх.

Триада "PC–GPU–PS3" обеспечила проекту Folding@Home лидирующие позиции в мире распределенных вычислений. Но смогут ли рационально использовать такие колоссальные вычислительные ресурсы ученые из Стэнфорда? Появятся ли принципиально новые способы лечения болезней, вызываемых нарушением синтеза белков в человеческом организме? В одном нет сомнений – мы многое узнаем о загадочном процессе сворачивания белков.