当科学公益和科学发展邂逅区块链,分布式计算能有什么新玩法?

您还记不记得曾经20年前发生的,利用个人计算机空闲时一起寻找外星人这回事。

SETI@home可以说是迄今为止最成功的分布式计算试验项目。在两千年时笔者毫不犹豫的加入该项目,因当时是外星人话题很热,同时也是对这个分布式计算技术追捧的原因。寻找外星人是可望不可及的目标,再后来就没有太在意这个事了,直至今日。但该项目作为计算机行业科学公益项目,已经发展成BOINC计算平台,为人类的科学攻关作出贡献,当今也邂逅了区块链,把它再次拉进我的视野。


全球联网搜寻外文明(SETI)


SETI@home是一项利用全球联网的计算机共同搜寻地外文明(SETI)的科学实验计划,由美国著名高等学府加州大学伯克利分校创立,开始于1999年5月。

据百度百科资料显示,“SETI”是英文:Search for Extra-terrestrial Intelligence(搜寻外星智能)的缩写。该项目试图通过分析阿雷西博射电望远镜采集的无线电信号,搜寻能够证实外星智能生物存在的证据。该项目由美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的空间科学实验室主办。

SETI@home程序在用户的个人计算机上,通常在屏幕保护模式下或后台模式运行。它利用的是多余的处理器资源,不影响用户正常使用计算机。SETI@home项目自1999年5月17日开始正式运行,至2004年5月,累积进行了近5×10E21次浮点运算,处理了超过13亿个数据单元,截至 2005 年关闭之前,它已经吸引了 543 万用户,这些用户的电脑累积工作 243 万年,分析了大量积压数据,但是项目没有发现外星文明的直接证据。SETI@home官方2005年3月中旬发布消息,逐渐停止SETI Classic(即旧平台)的计算,全面转入BOINC计算平台。

BOINC最初是为了支持SETI @home项目而开发,后来成为一个用途广泛的分布式计算平台,涉及领域包括数学、语言学、医学、分子生物学,气候学,环境科学和天体物理学等。


全球公益BOINC的算力排名


BOINC旨在汇集分散在全球各地的志愿者的个人计算机,形成巨量运算资源以提供给科研人员。根据2021年4月数据,BOINC在全世界共拥76,297名活跃志愿者,302,152台活跃主机,24小时平均算力为28.357PetaFLOPS,相当于全球排行第九名的单个超级计算机。在2020年3月的巅峰期,受到COVID流行引发的公众对科研项目的热情,BOINC的24小时平均算力曾达到41.548 PetaFLOPS。

曾经和正在利用BOINC进行科学计算的项目均在其官网列出,其中比较有代表性的几个包括:除了寻找外星人和引力波,还有更为脚踏实地的分布式计算项目。如分析计算蛋白质的内部结构和相关药物的Folding@home项目;研究艾滋病的生理原理和相关药物的FightAIDS@home;研究新药物的D2OL;帮助实验物理学家设计粒子加速器设计的DPAD项目……而Climte Prediction(CPDN)项目力求模拟公元1800年以来的全球气象变化,并计算未来50年地球可能发生的气候变迁,以提早对付像电影《后天》里的灾难性天气。


呼唤科学公益共识机制


数字化革命以来,科学家不再能够像第一、第二次科技革命时一样,单枪匹马加一叠稿纸就做出世界级发现;而万物互联的大数据时代到来后,一个团队加数十台电脑的模式也因其有限的算力——无论是人脑还是电脑——而逐渐被 淘汰。由OpenAI开发的人工智能GPT-3,从全网收集了45TB的文本数据,才训练成为当今 顶尖的自然语言处理模型。

同时,互联网早期的共享精神正在式微,不仅全网用户数据被数个寡头瓜分;而且在科学界,以Sci-Hub为代表的免费论文网站也被学术出版财阀围追堵截而面临关停。这不仅 导致学者必须缴纳高昂的出版费用,还在科学发现传播给公众与潜在投资人的过程之 中设置了人为壁垒。互联网已不再互联,科学界需要下一代的互联网——一个算力强大、价格合宜的计算平台;一个开放透明、人人可用的信息流通中介。公众需要下一代的互联网——如果将人类科学事业作为一间公众公司,那么参与的所有人都是持股人。因为科学对现实的塑造无微不至,即使对科学漠不关心的人也概莫能外。通过分布式计算整合分散在世界各地的聪明头脑和计算资源,通过作为区块链技术让每个科研团队与普通资源贡献者劳有所得,最终构建一个符合人类长远利益,并与经济学激励机制的良性博弈生态圈,就是新一代科学公益区块链应用的愿景。


公众算力区块链化


BOINC现在自身拥有一个积分体系,每单位贡献被称为1 Cobblestone,由于BOINC作为最主流的分布式科学计算平台之一,拥有IBM等机构的巨额注资,无需寻求盈利途径,所以官方强调Cobblestone没有货币价值或其他价值,其唯一用处即记录每台主机贡献算力的多少,Cobblestone无法用于向其他志愿者换取算力,也无法跨平台流通。

BOINC作为开源系统的开放性质及其自身积分系统的全封闭特征,二者之间的矛盾构建出了一个巨大空间,使得任何为BOINC贡献算力的子网络,在理论上都能够采用区块链技术,制定与Cobblestone线性关联而又外在于BOINC,并且无法篡改的去中心化外部积分系统,从而令贡献者获取公认的、可自由交易的积分凭证。但是,由于科学计算任务的海量和非同质化特性,主机从BOINC服务器接到的每一项任务都由不同类型的运算组成,而且运算量极大,所以现存区块链平台(包括以太坊)无论从硬件还是软件层面都难以达成这一需求。


科学公益的区块链时间银行


现在的计算机专家,利用现有的区块链技术,在区块链共识算法和激励机制之上设想建立一个全球一站式通用超级算力平台,结合以太坊智能合约和共享区块链DSB (Disk Storage Banking) 分布式存储和安全计算技术,为共享计算网络如伯克利开放式网络计算平台(BOINC)和其他通用计算平台贡献公众算力的分布式通用计算系统。

在构建新一代科学公益区块链蓝图时,使用场景应为易用的高性能应用区块链平台,同时满足现实科研机构的计算需求、网络应用的存储和计算需求,以及算力贡献者获取回报的经济需求。新一代区块链公益应用具备商业化应用需求的特征,以激励全球用户将闲置资源贡献至专用领域,提供广泛闲置通用算力的变现一定的经济渠道。利用低成本高计算能力的分布式平台方式,让冗余、无效、分散的算力集中。

新一代区块链应用与世界各地的高校及科研机构和社会科研需求合作提供一定算力服务,架构分布式超算全节点,帮助需要购买和租赁超级计算机算力和其助资源的科研团队,在有需要时通过分布式节点接入以太数据计算平台,同时拥有相当于超级计算机的运算与存储。

新时代区块链技术大咖以酝酿这个科学公益的区块链更丰富的应用场景,用于鼓励、激励和奖励,共同开发使用科学公益人士,让科学公益成为人类文明进步社会的基石,通过区块链技术实现这一目标。

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