BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)

 BOINC, was für "Berkeley Open Infrastructure for Network Computing" steht, ist eine Plattform für verteiltes Rechnen, die es ermöglicht, die ungenutzte Rechenleistung von Computern weltweit für wissenschaftliche Forschung zu nutzen. Ursprünglich entwickelt, um das SETI@home-Projekt zu unterstützen, hat sich BOINC zu einer vielseitigen Open-Source-Plattform entwickelt, die eine Vielzahl an Projekten in Bereichen wie Medizin, Astrophysik, Klimatologie und Mathematik unterstützt. Dieser Aufsatz beleuchtet die Funktion und die verschiedenen Projekte, die unter dem BOINC-System laufen.

Historischer Hintergrund und Entwicklung

BOINC entstand an der University of California, Berkeley, unter der Leitung von David P. Anderson, um die Probleme von SETI@home zu lösen, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Verwaltung. Die Software wurde so konzipiert, dass sie:

• Sicherheit bietet durch digitale Signaturen und ein System zur Betrugsprävention.
• Skalierbarkeit ermöglicht, indem sie eine Vielzahl von Projekten gleichzeitig unterstützen kann.
• Kompatibilität mit verschiedenen Betriebssystemen wie Windows, macOS, Linux, Android und FreeBSD garantiert.

Funktionsweise von BOINC

BOINC arbeitet mit einem Client-Server-Modell:

• Server: Wissenschaftliche Projekte betreiben Server, die Arbeitspakete (Workunits) an die Clients verteilen. Diese Server sammeln dann die berechneten Ergebnisse zurück.
• Client: Der BOINC-Client wird auf dem Computer des Nutzers installiert. Er lädt Arbeitspakete herunter, führt die Berechnungen durch und schickt die Ergebnisse zurück. Der Client kann mit oder ohne grafische Benutzeroberfläche (BOINC Manager) betrieben werden, wobei Benutzer die Ressourcennutzung kontrollieren können.

Detaillierte Übersicht der Projekte unter BOINC

Hier ist eine ausführliche Auflistung der verschiedenen Projekte, die derzeit unter BOINC laufen:

1. SETI@home

• Ziel: Suche nach außerirdischen Radiosignalen in Daten, die vom Arecibo-Radioteleskop gesammelt wurden.
• Bedeutung: Potenzielle Entdeckung von außerirdischer Intelligenz durch die Analyse von Radiosignalen.

2. Einstein@Home

• Ziel: Entdeckung von Pulsaren und Untersuchung von Gravitationswellen aus Daten des LIGO-Observatoriums und des Fermi Gamma-ray Space Teleskops.
• Bedeutung: Erweiterung unseres Verständnisses der Gravitationsphysik und der Astrophysik.

3. Rosetta@home

• Ziel: Vorhersage der Protein-Faltung und das Design neuer Proteine für medizinische Anwendungen.
• Bedeutung: Potenzielle Entwicklung neuer Medikamente und Verständnis von Krankheiten auf molekularer Ebene.

4. Climateprediction.net

• Ziel: Klimasimulationen, um die Auswirkungen der globalen Erwärmung zu modellieren.
• Bedeutung: Bietet Einblicke in zukünftige Klimaszenarien und unterstützt die Klimapolitik.

5. LHC@home

• Ziel: Unterstützung der Berechnungen für das Large Hadron Collider Experiment am CERN.
• Bedeutung: Verbesserung der Genauigkeit von Teilchenphysik-Experimenten.

6. World Community Grid

• Ziel: Ein Sammelprojekt, das verschiedene wissenschaftliche Projekte unterstützt, darunter:
  • FightAIDS@Home: Sucht nach neuen Molekülen zur Bekämpfung von HIV.
  • Help Conquer Cancer: Untersucht die Entstehung und Behandlung von Krebs.
  • Mapping Cancer Markers: Identifiziert genetische Marker in Krebszellen.
  • OpenZika: Forscht zur Bekämpfung des Zika-Virus.
  • Human Proteome Folding: Versteht die Faltung von Proteinen im menschlichen Körper.
• Bedeutung: Gemeinnützige Forschung in Gesundheits- und Energiebereichen.

7. Asteroids@home

• Ziel: Berechnung von Asteroiden-Umlaufbahnen zur Risikobewertung von Erdkollisionen.
• Bedeutung: Schutz der Erde vor möglichen Asteroiden-Einschlägen.

8. Amicable Numbers

• Ziel: Suche nach neuen Paaren von freundlichen Zahlen.
• Bedeutung: Erweitert die mathematische Theorie der Zahlentheorie.

9. Collatz Conjecture

• Ziel: Untersuchung der Collatz-Vermutung durch iterative Berechnungen.
• Bedeutung: Potenzielle Lösung eines der bekanntesten ungelösten Probleme der Mathematik.

10. Enigma@Home

• Ziel: Entschlüsselung von Nachrichten, die mit der Enigma-Maschine verschlüsselt wurden.
• Bedeutung: Historische Kryptologie und Verständnis von Chiffrierverfahren.

11. GPUGrid.net

• Ziel: Molekulare Dynamiksimulationen zur Untersuchung von Krankheiten wie Alzheimer.
• Bedeutung: Hochleistungsberechnungen für medizinische Forschung.

12. PrimeGrid

• Ziel: Suche nach Primzahlen und anderen mathematischen Strukturen.
• Bedeutung: Erweiterung der Zahlentheorie und Kryptographie.

13. Riesel Sieve

• Ziel: Suche nach Riesel-Zahlen.
• Bedeutung: Verständnis von Primzahlverteilungen.

14. SAT@home

• Ziel: Lösen von SAT-Problemen, die in der Informatik und Mathematik Anwendung finden.
• Bedeutung: Algorithmenentwicklung und theoretische Informatik.

15. SRBase

• Ziel: Suche nach Factoring und Primzahlen in bestimmten Bereichen.
• Bedeutung: Unterstützung der Zahlentheorie.

16. Yoyo@home

• Ziel: Verschiedene mathematische und wissenschaftliche Berechnungen, darunter die Suche nach Mersenne-Primzahlen.
• Bedeutung: Weiterentwicklung der Mathematik und Physik.

Technische Details

BOINC ist darauf ausgelegt, aufwendige Berechnungen in kleine, parallelisierbare Aufgaben zu zerlegen. Es erfordert wenig Ressourcen, ist plattformunabhängig und bietet Benutzern die Möglichkeit, die Nutzung ihrer Hardware zu kontrollieren.

Vorteile und Herausforderungen

Vorteile umfassen den Zugang zu riesigen Rechenressourcen, die Förderung von Bildung und Engagement sowie die Kostenersparnis durch verteiltes Rechnen.

Herausforderungen beinhalten die Sicherstellung der Datenqualität, das Engagement der Nutzer zu halten und technische Hürden bei der Installation und Nutzung.

Schlussfolgerung

BOINC hat sich als eine bedeutende Infrastruktur für verteiltes Rechnen etabliert, die nicht nur die Rechenleistung von Millionen von Computern nutzt, sondern auch eine breite Öffentlichkeit in die Wissenschaft einbindet. Durch die Vielzahl der unterstützten Projekte trägt BOINC maßgeblich zur Lösung komplexer wissenschaftlicher Fragestellungen bei.