الحوسبة التطوعية
الحوسبة التطوعية هي نوع من الحوسبة الموزعة ، حيث يتبرع الأفراد بموارد حواسيبهم غير المستخدمة لمشروع بحثي، [ 1 ] وأحيانًا مقابل نقاط اعتماد. [ 2 ] تقوم الفكرة الأساسية على أن أجهزة الحاسوب المكتبية الحديثة تتمتع بقدرة كافية لإجراء مليارات العمليات في الثانية، ولكن معظم المستخدمين لا يستخدمون سوى ما بين 10 و15% من هذه القدرة. وتترك المهام الشائعة، مثل معالجة النصوص أو تصفح الإنترنت، الحاسوب في وضع الخمول في أغلب الأحيان.
تُتيح ممارسة الحوسبة التطوعية، التي يعود تاريخها إلى منتصف التسعينيات، إمكانية توفير قدرة معالجة كبيرة للباحثين بتكلفة زهيدة. عادةً، يتصل برنامج يعمل على جهاز كمبيوتر المتطوع دوريًا بتطبيق بحثي لطلب مهام وإرسال النتائج. ويعمل نظام وسيط عادةً كوسيط بين البرنامج والتطبيق. [ 3 ]
تاريخ
كان أول مشروع للحوسبة التطوعية هو مشروع البحث الكبير عن أعداد ميرسين الأولية على الإنترنت ، والذي بدأ في يناير 1996. [ 4 ] وتلاه في عام 1997 مشروع distributed.net . وفي عامي 1997 و1998، طورت العديد من المشاريع البحثية الأكاديمية أنظمةً قائمة على لغة جافا للحوسبة التطوعية؛ ومن الأمثلة على ذلك مشروع بايانيهان، [ 5 ] وبوبكورن، [ 6 ] وسوبر ويب، [ 7 ] وشارلوت. [ 8 ]
صاغ مصطلح الحوسبة التطوعية لويس إف جي سارمينتا، مطور برنامج بايانيهان. وهو مصطلح جذاب أيضاً للجهود العالمية في مجال المسؤولية الاجتماعية، أو المسؤولية الاجتماعية للشركات كما ورد في مجلة هارفارد بزنس ريفيو. [ 9 ]
في عام 1999، تم إطلاق مشروعي SETI@home و Folding@home . وقد حظي هذان المشروعان بتغطية إعلامية واسعة، واجتذب كل منهما مئات الآلاف من المتطوعين. [ 10 ]
بين عامي 1998 و2002، تم تأسيس العديد من الشركات التي تعتمد نماذج أعمالها على الحوسبة التطوعية. ومن الأمثلة على ذلك: Popular Power وPorivo وEntropi و United Devices .
في عام ٢٠٠٢، تأسس مشروع بيركلي للبنية التحتية المفتوحة للحوسبة الشبكية (BOINC) في مختبر علوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، بتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم. يوفر BOINC نظام برمجيات وسيطة متكامل للحوسبة التطوعية، يشمل عميلًا، وواجهة مستخدم رسومية للعميل، ونظام تشغيل التطبيقات ، وبرمجيات الخادم، وبرمجيات لتنفيذ موقع المشروع الإلكتروني. كان أول مشروع يعتمد على BOINC هو Predictor@home ، ومقره معهد سكريبس للأبحاث، والذي بدأ العمل في عام ٢٠٠٤. بعد ذلك بوقت قصير، بدأ كل من SETI@home و climate prediction.net باستخدام BOINC . وتم إنشاء عدد من المشاريع الجديدة القائمة على BOINC خلال السنوات القليلة التالية، بما في ذلك Rosetta@home و Einstein@home و AQUA@home . في عام ٢٠٠٧، انتقلت شبكة IBM العالمية من منصة United Devices إلى BOINC. [ ١١ ]
البرمجيات الوسيطة
كان برنامج العميل في مشاريع الحوسبة التطوعية المبكرة يتألف من برنامج واحد يجمع بين الحوسبة العلمية وبنية الحوسبة الموزعة. كانت هذه البنية المتجانسة غير مرنة، فعلى سبيل المثال، كان من الصعب نشر إصدارات جديدة من التطبيق.
في الآونة الأخيرة، انتقلت الحوسبة التطوعية إلى أنظمة البرمجيات الوسيطة التي توفر بنية تحتية للحوسبة الموزعة مستقلة عن الحوسبة العلمية. ومن الأمثلة على ذلك:
- يُعد BOINC نظام البرمجيات الوسيطة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. وهو يوفر برامج عميل لأنظمة التشغيل Windows و macOS و Linux و Android وغيرها من إصدارات Unix.
- يُستخدم برنامج XtremWeb بشكل أساسي كأداة بحثية. وقد طُوّر بواسطة مجموعة مقرها جامعة باريس الجنوبية.
- تم تطوير Xgrid بواسطة شركة Apple . تعمل مكونات العميل والخادم الخاصة به فقط على نظام macOS.
- Grid MP عبارة عن منصة برمجيات وسيطة تجارية طورتها شركة United Devices وتم استخدامها في مشاريع الحوسبة التطوعية بما في ذلك grid.org و World Community Grid و Cell Computing و Hikari Grid.
تتشابه معظم هذه الأنظمة في بنيتها الأساسية: برنامج عميل يعمل على جهاز المتطوع. يتصل هذا البرنامج دوريًا بخوادم المشروع عبر الإنترنت، طالبًا مهامًا ومُبلغًا بنتائج المهام المنجزة. يُعدّ نموذج "السحب" هذا ضروريًا لأن العديد من أجهزة المتطوعين محمية بجدران نارية تمنع الاتصالات الواردة. يحتفظ النظام بسجل "رصيد" كل مستخدم، وهو مقياس رقمي يُبيّن مقدار العمل الذي أنجزته أجهزة المستخدمين لصالح المشروع.
يجب على أنظمة الحوسبة التطوعية التعامل مع العديد من المشكلات المتعلقة بأجهزة الكمبيوتر التطوعية: عدم تجانسها، وتقلبها (ميل أجهزة الكمبيوتر الفردية إلى الانضمام إلى الشبكة ومغادرتها بمرور الوقت)، وتوافرها المتقطع، والحاجة إلى عدم التدخل في أدائها أثناء الاستخدام المنتظم.
بالإضافة إلى ذلك، يجب على أنظمة الحوسبة التطوعية التعامل مع المشاكل المتعلقة بالصحة:
- المتطوعون غير خاضعين للمساءلة ومجهولون الهوية بشكل أساسي.
- بعض أجهزة الكمبيوتر التطوعية (خاصة تلك التي تم رفع تردد تشغيلها) تتعطل أحيانًا وتعيد نتائج غير صحيحة.
- يقوم بعض المتطوعين عمداً بإعادة نتائج غير صحيحة أو ينسبون لأنفسهم فضلاً مفرطاً في النتائج.
يُعدّ الحوسبة المتكررة أحد الأساليب الشائعة لحلّ هذه المشكلات، حيث تُنفّذ كل مهمة على جهازَي حاسوب على الأقل. ولا تُقبل النتائج (والنقاط المقابلة لها) إلا إذا كانت متطابقة بدرجة كافية.
عيوب بالنسبة للمشاركين
- زيادة استهلاك الطاقة: يستهلك المعالج المركزي (CPU) عادةً طاقةً كهربائيةً أكبر أثناء التشغيل مقارنةً بوضعه في وضع الخمول. إضافةً إلى ذلك، قد تدفع رغبة المتطوع في المشاركة إلى ترك جهاز الكمبيوتر قيد التشغيل طوال الليل أو تعطيل ميزات توفير الطاقة مثل وضع السكون. علاوةً على ذلك، إذا لم يتمكن الكمبيوتر من تبريد نفسه بشكل كافٍ، فقد يؤدي الحمل الزائد على معالج المتطوع المركزي إلى ارتفاع درجة حرارته.
- انخفاض أداء الحاسوب: قد يؤثر تشغيل تطبيق الحوسبة التطوعية أثناء استخدام الحاسوب على أدائه. ويعود ذلك إلى زيادة استخدام وحدة المعالجة المركزية، وذاكرة التخزين المؤقت، ووحدة التخزين المحلية، واتصال الشبكة. وفي حال محدودية ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، قد ينتج عن ذلك زيادة في حالات فقدان البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت للقرص أو زيادة في عمليات الترحيل. عادةً ما تُنفَّذ تطبيقات الحوسبة التطوعية بأولوية جدولة أقل لوحدة المعالجة المركزية، مما يُسهم في تخفيف الضغط عليها. [ 12 ]
قد تكون هذه التأثيرات ملحوظة أو غير ملحوظة، وحتى في حال ملاحظتها، قد يختار المتطوع الاستمرار في المشاركة. مع ذلك، يمكن التخفيف من زيادة استهلاك الطاقة إلى حد ما عن طريق تفعيل خيار تحديد نسبة استخدام المعالج من قِبل البرنامج، وهو خيار متوفر في بعض برامج المستخدمين.
فوائد للباحثين
قوة الحوسبة
يمكن للحوسبة التطوعية أن توفر للباحثين قدرة حاسوبية لا يمكن تحقيقها بأي طريقة أخرى. فعلى سبيل المثال، صُنِّف مشروع Folding@home كواحد من أسرع أنظمة الحوسبة في العالم. ومع ازدياد الاهتمام والمشاركة التطوعية في المشروع نتيجةً لجائحة كوفيد-19 ، [ 13 ] حقق النظام سرعة تقارب 1.22 إكسافلوب بحلول أواخر مارس 2020، ووصل إلى 2.43 إكسافلوب بحلول 12 أبريل 2020، [ 14 ] مما جعله أول نظام حوسبة إكسافلوب في العالم .
يكلف
غالباً ما تكون الحوسبة التطوعية أرخص من الأشكال الأخرى للحوسبة الموزعة، [ 15 ] وعادة ما تكون بتكلفة صفرية للباحث النهائي.
أهمية
على الرغم من وجود مشكلات مثل انعدام المساءلة والثقة بين المشاركين والباحثين أثناء تنفيذ المشاريع، فإن الحوسبة التطوعية ذات أهمية بالغة، لا سيما بالنسبة للمشاريع ذات التمويل المحدود. [ 16 ]
- تُعدّ الحواسيب العملاقة ذات القدرة الحاسوبية الهائلة باهظة الثمن للغاية، ولا تتوفر إلا لبعض التطبيقات التي تستطيع تحمّل تكلفتها. أما الحوسبة التطوعية، فهي ليست سلعة تُشترى، بل تستمد قوتها من الدعم الشعبي. ويمكن لمشروع بحثي ذي موارد وتمويل محدودين أن يحصل على قدرة حاسوبية هائلة من خلال جذب اهتمام الجمهور. [ 17 ]
- من خلال التطوع وتقديم الدعم وتوفير القدرة الحاسوبية للأبحاث في مواضيع مثل العلوم، يتم تشجيع المواطنين على الاهتمام بالعلوم، كما يُتاح لهم إبداء رأيهم في توجهات الأبحاث العلمية، وفي نهاية المطاف في مستقبل العلوم، وذلك من خلال تقديم الدعم أو عدمه لهذه الأبحاث. [ 1 ]
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 "الحوسبة التطوعية" . BOINC.Berkeley.edu . BOINC. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 10 مارس 2023 .
- ↑ ي. تشين، ليديا؛ ب. رايزر، هانز (2017). التطبيقات الموزعة والأنظمة القابلة للتشغيل البيني: المؤتمر الدولي السابع عشر لمجموعة العمل 6.1 التابعة للاتحاد الدولي لمعالجة المعلومات، DAIS 2017، الذي عُقد كجزء من المؤتمر الدولي الثاني عشر الموحد لتقنيات الحوسبة الموزعة، DisCoTec 2017، نوشاتيل، سويسرا، 19-22 يونيو 2017، وقائع المؤتمر . سبرينغر. ص 192. ISBN 9783319596655أُرشف من الأصل بتاريخ 20 يناير 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2022.
في مجال الحوسبة التطوعية، يتبرع المشاركون بموارد حاسوبية مقابل نقاط اعتماد.
- ↑ خورازيك، باويل؛ بيرسكي، ألكسندر؛ بيتاك، كاميل؛ كيسيل-دوروهينيكي، ماريك؛ توريك، فويتش (13 سبتمبر 2017). "الحوسبة التطوعية في بيئة ويب خفيفة الوزن وقابلة للتوسع" . أساليب بمساعدة الحاسوب في الهندسة والعلوم . 24 (1): 17-40 . doi : 10.24423/cames.201 . ISSN 2299-3649 . مؤرشف من الأصل في 20 سبتمبر 2022. تم الاسترجاع في 19 سبتمبر 2022 .
- ↑ "تاريخ برنامج GIMPS" . Mersenne.org . بحث الإنترنت الرائع عن أعداد ميرسين الأولية. مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 29 ديسمبر 2013 .
- ↑ سارمينتا، إل إف جي (1998). "بايانيهان: الحوسبة التطوعية عبر الإنترنت باستخدام جافا" . الحوسبة العالمية وتطبيقاتها - WWCA'98: وقائع المؤتمر الدولي الثاني، تسوكوبا، اليابان، 4-5 مارس 1998. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 1368. سبرينغر برلين هايدلبرغ. الصفحات 444-461 . CiteSeerX 10.1.1.37.6643 . doi : 10.1007/3-540-64216-1_67 . ISBN 978-3-540-64216-9أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 يناير 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أكتوبر 2016 .• رقم الكتاب المعياري الدولي (ISBN) 978-3-540-64216-9(مطبوع) • رقم الكتاب المعياري الدولي 978-3-540-69704-6(متصل)
- ↑ أو ريجيف؛ نوعام نيسان (28 أكتوبر 1998). "سوق الفشار - سوق إلكتروني للموارد الحاسوبية" . وقائع المؤتمر الدولي الأول حول اقتصاديات المعلومات والحوسبة (في تشارلستون، كارولاينا الجنوبية) . نيويورك، نيويورك: مطبعة ACM. الصفحات 148-157 . doi : 10.1145/288994.289027 . ISBN 1-58113-076-7.
- ↑ ألكسندروف، أ.د.؛ إيبل، م.؛ شاوزر، ك.إ.؛ شيمان، ك.إ. (1996). "الشبكة الفائقة: قضايا بحثية في الحوسبة العالمية القائمة على جافا". وقائع ورشة عمل جافا للحوسبة العلمية والهندسية عالية الأداء والمحاكاة والنمذجة . نيويورك: جامعة سيراكيوز.
- ↑ باراتلو، أ.؛ كارول، م.؛ كيدم، ز.؛ ويكوف، ب. (سبتمبر 1996). "شارلوت: الحوسبة الفائقة على الويب" . وقائع المؤتمر الدولي التاسع حول أنظمة الحوسبة المتوازية والموزعة . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2007 .
- ↑ بورتر، مايكل؛ كرامر، مارك. "الصلة بين الميزة التنافسية والمسؤولية الاجتماعية للشركات" (ملف PDF) . مجلة هارفارد للأعمال. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 16 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 25 أغسطس 2007 .
- ↑ سكولز، سارة (23 مايو 2017). "نبذة تاريخية عن مشروع SETI@Home" . مجلة ذا أتلانتيك . تاريخ الاسترجاع: 29 مايو 2026 .
- ↑ "إعلان هجرة BOINC" . 17 أغسطس 2007. مؤرشف من الأصل في 3 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 29 ديسمبر 2013 .
- ↑ جيف غاسيور (11 نوفمبر 2002). "قياس تأثير برنامج Folding@Home على الأداء" . مؤرشف من الأصل في 25 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 29 ديسمبر 2013 .
- ↑ News 12 Long Island 2020 harvnb error: no target: CITEREFNews_12_Long_Island2020 ( help ) : "منذ بداية جائحة كوفيد-19، شهد برنامج Folding@home ارتفاعًا كبيرًا في عمليات التنزيل، وهو مؤشر واضح على أن الناس في جميع أنحاء العالم مهتمون بالقيام بدورهم لمساعدة الباحثين في إيجاد علاج لهذا الفيروس،" قال الدكتور سينا رباني، عميد كلية ديماتيس.
- ↑ مختبر باندي. "إحصائيات العملاء حسب نظام التشغيل" . Stats.FoldingAtHome.org . تم الاطلاع عليه في 12 أبريل 2020 .
{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link ) - ↑ كوندو، ديريك؛ جوادي، بهمان؛ ماليكوت، بول؛ كابيلو، فرانك؛ أندرسون، ديفيد ب. "تحليل التكلفة والعائد للحوسبة السحابية مقابل شبكات سطح المكتب" (ملف PDF) . مشروع MESCAL .
- ↑ نوف، عوديد؛ أندرسون، ديفيد؛ أرازي، عوفر (26 أبريل 2010). "الحوسبة التطوعية" . وقائع المؤتمر الدولي التاسع عشر حول شبكة الويب العالمية . WWW '10. رالي، كارولاينا الشمالية، الولايات المتحدة الأمريكية: رابطة آلات الحوسبة. الصفحات 741-750 . doi : 10.1145/1772690.1772766 . ISBN 978-1-60558-799-8. S2CID 15793054 .
- ↑ "قوة شبكة حاسوبية تطوعية - أداء DZone" . DZone.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 يوليو 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يوليو 2021 .
روابط خارجية
- مطلوب: وقت فراغ جهاز الكمبيوتر الخاص بك. مؤرشف بتاريخ 24 سبتمبر 2015 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) . Physics.org، سبتمبر 2009
- أقوى حاسوب عملاق على وجه الأرض لا يزال بحاجة إلى حاسوبك المحمول لعلاج السرطان (موقع Inverse.com، ديسمبر 2015)
- العمل الرقمي
- بنية الحوسبة الموزعة
- البرمجيات الوسيطة