Специалисты МИСиС разработали принцип, по которому можно объединять миллионы мобильных устройств на разных процессорах и с разными ОС в единую сеть. В этой сети их аппаратную мощь можно объединять для использования в высокопроизводительных вычислениях, то есть смартфоны превращаются в своего рода суперкомпьютер.
Ученые Московского института стали и сплавов (НИТУ «МИСиС») доказали, что смартфоны можно превратить в полноценный суперкомпьютер. Как сообщили CNews представители вуза, для этого нужно объединить несколько миллионов мобильников в специальную сеть. Возможность использования карманных устройств для высокопроизводительных вычислений они доказали в рамках своего исследования, результаты которого опубликовали в журнале Communications in Computer and Information Science.
Идея специалистов МИСиС заключается в объединении смартфонов в общемировую сеть. Подразумевается, что миллионы устройств способны работать сообща над выполнением ресурсоемких задач, вне зависимости от того, насколько сильно они удалены друг от друга территориально.
Со слов исследователей, использовать в качестве составной части суперкомпьютера можно не только смартфон. В своей работе они также упоминают и планшеты, так как эти устройства имеют схожие аппаратные возможности.
Эксперты МИСиС полагают, что в обозримом будущем объединение портативных устройств для выполнения сложных вычислений приведет к появлению новой категории вычислительных систем – мобильной.
На запрос CNews, чем идея специалистов МИСиС отличается от принципов построения ботнет-сетей, представители вуза на момент публикации материала ответить не смогли. Также они не сообщили, предполагает ли их задумка использование мобильных гаджетов для высокопроизводительных вычислений без ведома владельца.
Со слов одного из авторов исследования, доцента кафедры инженерной кибернетики НИТУ «МИСиС» Ильи Курочкина, главная цель проекта лежит в высвобождении неиспользуемых вычислительных ресурсов мобильных устройств. «Основная идея проекта заключается в использовании простаивающих вычислительных ресурсов мобильных устройств для различных расчетов, без ущерба для их прямого назначения», – сказал он.
«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», – добавил Илья Курочкин.
Авторы исследования подчеркивают, что в грид-систему можно включать устройства, построенные на процессорах с разной архитектурой и работающие на разных операционных системах. В грид-системе все эти устройства будут использоваться в фоновом режиме. Другими словами, есть вероятность, что высокопроизводительные вычисления будут перетягивать на себя аппаратные ресурсы, когда владелец пользуется устройством, Илья Курочкин отметил, что систему можно настроить так, что она будет расходовать ресурсы устройства, когда оно стоит на зарядке, или когда они заряжены на 80-90%.
Следует отметить, что, в теории, под описываемые в исследовании задачи могли бы подойти и современные смарт-телевизоры. Они, как и планшеты со смартфонами, тоже располагают ARM-процессорами, оперативной и встроенной памятью, а также выходом в интернет. Единственное их отличие в данном случае заключается в том, что они стационарны.
Специалисты МИСиС уверены, что наиболее важным в построении грид-системы является правильный подбор ее настроек. По их словам, это может «как повысить уровень использования мобильников для решения задач без существенного влияния на заряд батареи, так и значительно сократить время расчета».
В рамках исследования эксперты разработали прототип мобильной грид-системы и подобрали наиболее эффективные ее параметры, за счет которых был достигнут максимально высокий эффект от взаимодействия различных мобильных устройств в ее составе.
«Тестовая система сетки была развернута на платформе BOINC. В качестве ее вычислительных узлов могут выступать мобильные устройства, планшеты, а также персональные компьютеры и ноутбуки. Вычислительное приложение при этом доступно для нескольких операционных систем, включая Android», – сообщили авторы эксперимента. Они добавили, что выверенные параметры грид-системы позволили «сократить время проведения вычислительных экспериментов, а также увеличить процент загрузки устройств и снизить процент просроченных задач».
Полученные результаты, считает Илья Курочкин, можно масштабировать на более масштабные вычислительные эксперименты. В качестве примера он привел использование грид-сетей в глубоком обучении нейросетей и моделировании свойств новых материалов.
Идею, рассмотренную в исследовании МИСиС, восемь лет назад частично реализовала компания HTC. В феврале 2014 г., являясь на тот момент одним из лидеров рынка смартфонов, HTC запустила проект Power to Give, позволяющий использовать Android-смартфоны для серьезных вычислений.
Power to Give компании HTC позволял владельцам Android-смартфонов добровольно подключать свой гаджет к сети таких же устройств. Для этого на устройство необходимо было загрузить приложение Power to Give.
По подсчетам компании, сеть из 1 млн смартфонов HTC One, в настоящее время сильно морально устаревших, могла бы выдать производительность на уровне 1 Pflops. Для сравнения, нынешний суперкомпьютер-рекордсмен по производительности Fugaku выдает 537,2 тыс. Tflops в пике (статистика Top500 за ноябрь 2021 г.).
Приложение Power to Give совместимо со многими Android-устройствами. В последний раз HTC обновляла его в 2016 г., однако оно по-прежнему доступно в магазине Google Play. На момент публикации материала количество его скачиваний превысило 1 млн.