La prochaine grande nouveauté scientifique est déjà dans votre poche

Les superordinateurs sont une partie essentielle de la science moderne. En calculant des chiffres et en effectuant des calculs qui prendraient des éternités à nous, humains, pour effectuer nous-mêmes, ils nous aident à faire des choses qui seraient autrement impossibles, comme prédire les trajectoires de vol des ouragans, simuler des catastrophes nucléaires ou modéliser comment des médicaments expérimentaux pourraient affecter les cellules humaines. Mais cette puissance de calcul a un prix — littéralement. La recherche dépendante des superordinateurs est notoirement coûteuse. Il n'est pas rare que les instituts de recherche paient jusqu'à 1 000 $ pour une seule heure d'utilisation d'un superordinateur, et parfois plus, selon le matériel requis.

Mais ces derniers temps, plutôt que de s'appuyer sur de gros supercalculateurs coûteux, de plus en plus de scientifiques se tournent vers une méthode différente pour leurs besoins en nombre : le supercalcul distribué. Vous en avez probablement déjà entendu parler. Au lieu de s'appuyer sur un seul ordinateur centralisé pour effectuer une tâche donnée, ce style d'informatique participative tire sa puissance de calcul d'un réseau distribué de bénévoles, généralement en exécutant un logiciel spécial sur des ordinateurs personnels ou des smartphones. Individuellement, ces ordinateurs volontaires ne sont pas particulièrement puissants, mais si vous en associez suffisamment, leur puissance collective peut facilement éclipser celle de n'importe quel superordinateur centralisé – et souvent pour une fraction du coût.

Au cours des dernières années, ces types de projets informatiques peer-to-peer ont connu une sorte de renaissance, et comme la puissance de traitement de nos appareils continue de s'améliorer, il semble que la prochaine grande nouveauté scientifique pourrait être le smartphone dans votre poche. .

La naissance et le boom

Le concept d'informatique bénévole existe depuis des décennies, mais ce n'est qu'à la fin des années 1990 – lorsque les ordinateurs personnels ont fait leur chemin dans un grand nombre de foyers américains – qu'il a vraiment commencé à décoller.

En 1999, des chercheurs de l'UC Berkeley et de Stanford ont lancé deux projets qui ont bénéficié d'une couverture médiatique considérable et d'une adoption généralisée : SETI@home , qui encourageait les utilisateurs de PC à s'inscrire et à enrôler leurs processeurs pour analyser les données du radiotélescope, et Folding@home , qui utilisait cela. puissance de calcul pour replier des protéines complexes.

Les deux projets ont été des succès massifs auprès du public. SETI@Home a en fait connu un tel regain d'intérêt initial qu'il a submergé les serveurs du projet et provoqué de fréquents plantages . Mais après ce succès retentissant, l'intérêt s'est finalement stabilisé, a diminué et a finalement conduit les créateurs du projet à le fermer après 20 ans .

Folding@home n'a cependant pas subi le même sort. À peu près au moment où le projet SETI@home tirait à sa fin, l'opportunité de Folding@home de briller est apparue : l'épidémie de COVID-19 . Peu de temps après le déclenchement de la pandémie, plus d'un million de nouveaux volontaires ont rejoint le projet, créant ainsi ce qui équivalait au supercalculateur le plus rapide au monde – un plus puissant que les 500 meilleurs supercalculateurs traditionnels réunis. Leur travail était simple mais essentiel pour casser certaines des maladies les plus complexes, y compris COVID-19 : les protéines repliées.

Les protéines sont essentielles pour comprendre comment, par exemple, un virus réagit et contamine le système immunitaire humain. Dans leur état natif, les protéines ont une forme pliée et se déploient pour, par exemple, lier et supprimer les défenses de notre corps. Pour concevoir des thérapies, les scientifiques exécutent des simulations pour examiner la séquence de déploiement d'une protéine – mais c'est un processus très gourmand en ressources et qui prend du temps. C'est là qu'intervient Folding@home. Non seulement il réduit considérablement les coûts, mais il accélère également le développement de plusieurs mois, voire plusieurs années dans certains cas.

Une fois que les bénévoles de Folding@home ont installé un logiciel, leurs machines prennent en charge une partie d'une tâche plus importante et les traitent en arrière-plan. Les résultats sont renvoyés aux laboratoires du groupe de recherche via le cloud, où ils sont rassemblés et examinés.

Les résultats à plusieurs reprises ont été révolutionnaires. En 2021, les scientifiques ont pu découvrir pourquoi les variantes de COVID-19 étaient plus dévastatrices, en grande partie grâce à l'augmentation de la puissance de calcul de Folding@home. De plus, cela a aidé au développement d'un médicament antiviral COVID-19, qui se dirige maintenant vers des essais cliniques. Au-delà de cela, Folding@home a également facilité un certain nombre de percées importantes pour d'autres maladies, telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et le cancer.

Sans l'informatique participative, le Dr Gregory R. Bowman, directeur de Folding@home et professeur associé à la Washington University School of Medicine, St. Louis, Missouri, déclare : « Ce travail aurait coûté des centaines de millions de dollars sur le cloud, ce qui le rend économiquement irréalisable pour nous ou pour la plupart des autres. Il a ajouté : "La puissance de calcul change la donne."

Une nouvelle forme de science citoyenne

Fait intéressant, des projets comme Folding@home ne sont pas la seule façon dont les scientifiques exploitent la puissance des smartphones. Parfois, la puissance de calcul brute n'est pas particulièrement importante, et les chercheurs ont simplement besoin d'un plus large éventail d'informations – des informations que seuls des milliers de personnes réparties dans le monde peuvent collecter et fournir.

Par exemple, en mars de cette année, l'Agence spatiale européenne a lancé sa campagne Camaliot , qui vise à améliorer les applications météo en exploitant de manière créative le récepteur GPS à l'intérieur des téléphones Android. Vous voyez, chaque fois que votre téléphone envoie un ping aux satellites pour la navigation, ils répondent avec l'heure et leur emplacement, et les téléphones calculent où ils se trouvent en fonction du temps que chaque message a mis pour arriver. Le temps que prend chaque signal peut mieux informer les scientifiques des propriétés de l'atmosphère, comme la quantité de vapeur d'eau qu'elle contient, ce qui peut aider à prévoir des prévisions de pluie plus précises. Mais l'équipe de l'ESA ne peut effectuer cette activité qu'à partir d'un certain nombre d'emplacements.

L'application Camaliot permet aux possesseurs de téléphones Android du monde entier de contribuer au projet de l'ESA. Il interroge à plusieurs reprises les satellites à partir des téléphones des utilisateurs et renvoie les données de réponse qu'il collecte à la base de l'ESA.

Avec Camaliot, l'ESA espère recueillir des données sur des régions comme l'Afrique, d'un grand intérêt d'un point de vue ionosphérique et qui ne sont pas bien couvertes par les méthodes centralisées limitées géospatiales de l'agence, Vicente Navarro, la Direction des sciences de l'Agence spatiale européenne et diriger la campagne Camaliot, a déclaré Digital Trends.

Engager

Mais la question demeure : pourquoi quelqu'un prêterait-il gratuitement l'alimentation de son appareil ? En plus des factures d'électricité élevées, cela affecte également les performances et la santé de vos téléphones et ordinateurs. Mais même avec ces inconvénients, pour beaucoup comme Jeffrey Brice, un concepteur sonore qui replie des protéines depuis 2007, la réponse est plutôt simple : faire le bien.

"Je me suis intéressé à la crypto-monnaie pendant un certain temps", a déclaré Brice, "mais utiliser le même matériel pour Folding@home semblait être une utilisation meilleure, plus éthique et plus philanthropique de l'équipement."

Pour d'autres, c'est une source de revenus passifs. Pour encourager la participation, certains groupes leaders de Folding@home ont mis en place des communautés cryptographiques dirigées par des dons, qui distribuent des devises comme Dogecoin chaque semaine en fonction des contributions. Camaliot, de même, récompense ses meilleurs contributeurs avec des bons d'achat.

Alors que les puces informatiques font leur chemin dans à peu près tout, Josh Smith, le fondateur de CureCoin, une crypto-monnaie pour récompenser les bénévoles de Folding@home, anticipe un avenir encore plus brillant pour les projets scientifiques participatifs. "Si nous atteignons nos nobles objectifs de capacité, l'effet d'entraînement pour l'avenir de notre planète sera quelque chose qui ne sera jamais oublié", a-t-il déclaré.