רשת הקהילה העולמית

רשת הקהילה העולמית (באנגלית: World Community Grid; בראשי תיבות: WCG) היא מאמץ ליצירת פלטפורמת מחשוב סריגי מסוג חישוב מבוזר קהילתי הגדולה בעולם לחישובים וולונטריים לביצוע מחקר מדעי לטובת האנושות. היא הושקה ב-16 בנובמבר 2004 עם Grid MP, קניין של United Devices, והוסיפה תמיכה ב-BOINC ב-2005, כאשר בסופו של דבר הפסיקה את הפעילות ב-Grid MP והתמקדה בפלטפורמת BOINC ב-2008. בספטמבר 2021, הוכרז כי IBM העבירה את הבעלות למכון המחקר קרמביל של רשת הבריאות של האוניברסיטה בטורונטו, אונטריו.

רשת הקהילה העולמית מנצלת את כוח העיבוד הלא מנוצל של מכשירים צרכניים (מחשבים, מחשבים ניידים, סמארטפונים מבוססי מערכת הפעלה אנדרואיד וכו') לניתוח נתונים שנוצרו על ידי קבוצות מחקר המשתתפות ברשת. פרויקטים של WCG ניתחו נתונים הקשורים לגנום האדם, המיקרוביום האנושי, HIV, קדחת דנגי, ניוון שרירים, סרטן, שפעת, אבולה, גיף זיקה, סריקה ממוחשבת, יבולי אורז, אנרגיה ירוקה, טיהור מים ומחלת נגיף קורונה 2019, יחד עם תחומי מחקר אחרים.

לרשת יש חמישה פרויקטים פעילים ו-26 פרויקטים שהושלמו. מספר פרויקטים אלה פרסמו מאמרים מבוקרים על ידי עמיתים המבוססים על ניתוח הנתונים שנוצרו על ידי WCG. בין אלה ניתן למצוא מאמר פרויקט OpenZika על גילוי תרכובת (FAM 3) המעכבת את חלבון ה-NS3 הליקאז של וירוס הזיקה, ובכך מפחיתה את שכפול הווירוס עד 86%; מאמר FightAIDS@home על גילוי פגיעויות חדשות בחלבון הקפסיד של HIV-1 שעשויות לאפשר מטרה חדשה לתרופה; ומאמר FightAIDS@home על טכניקות חדשות לגילוי תרופות חישוביות לתוצאות מדויקות ומותאמות יותר.

 היסטוריה 
בשנת 2003, IBM ושותפים למחקר אחרים תמכו בפרויקט Smallpox Research Grid Project להאצת גילוי תרופה לאבעבועות שחורות."IBM builds grid for smallpox research" . ComputerWeekly.com. 2003-02-06. Retrieved 2014-04-28. מחקר האבעבועות שחורות השתמש ברשת חישובים מבוזרת ענקית לניתוח יעילות תרכובות נגד אבעבועות שחורות. הפרויקט אפשר למדענים לסנן 35 מיליון מולקולות תרופה פוטנציאליות נגד חלבוני אבעבועות שחורות כדי לזהות מועמדים טובים לפיתוח טיפולים באבעבועות שחורות. ב-72 השעות הראשונות, הוחזרו 100,000 תוצאות. בסוף הפרויקט, זוהו 44 מועמדים לטיפול חזקים. בהסתמך על הצלחת מחקר האבעבועות, IBM הכריזה על יצירת רשת הקהילה העולמית ב-16 בנובמבר 2004, במטרה ליצור סביבה טכנית שבה ניתן לעבד מחקר הומניטרי אחר.

רשת הקהילה העולמית תמכה בתחילה רק ב-Windows, תוך שימוש בתוכנת Grid MP ייעודית של United Devices שהפעילה את פרויקטי החישובים המבוזרים של grid.org. הביקוש לתמיכה ב-Linux הוביל להוספת תוכנת קוד פתוח BOINC בנובמבר 2005, המפעילה פרויקטים כמו SETI@home ו-Climateprediction. תמיכה ב-Mac OS ולינוקס נוספה מאז ההצגה של BOINC. ב-2007, רשת הקהילה העולמית עברה מ-Grid MP ל-BOINC עבור כל הפלטפורמות המהוות תמיכה.

בספטמבר 2021, IBM הכריזה כי העבירה את הבעלות על רשת הקהילה העולמית למכון המחקר קרמביל.

 היקף הפרויקט 
נכון לינואר 2023, לרשת הקהילה העולמית היו מעל  חשבונות משתמשים פעילים, עם מעל  מכשירים פעילים. במהלך הפרויקט, תרמו יותר מ- שנות חישוב מצטברות, והושלמו מעל  יחידות עבודה.

 תפעול 
תוכנת רשת הקהילה העולמית מנצלת את זמן העיבוד הלא מנוצל של מכשירים מחוברים לאינטרנט לביצוע חישובי מחקר. משתמשים מתקינים תוכנת לקוח של WCG על מכשיריהם. התוכנה פועלת ברקע, משתמשת במשאבים פנויים של המערכת לעיבוד עבודה עבור WCG. כאשר יחידת עבודה או יחידת עבודה מושלמת, תוכנת הלקוח שולחת אותה בחזרה ל-WCG דרך האינטרנט ומתקינה יחידת עבודה חדשה. כדי להבטיח דיוק, שרתי ה-WCG שולחים מספר עותקים של כל יחידת עבודה. לאחר מכן, כאשר התוצאות מתקבלות, הן נאספות ומאומתות זו כנגד זו.

רשת הקהילה העולמית מציעה פרויקטים הומניטריים מרובים תחת מטרייה אחת. משתמשים כלולים במקטע של פרויקטים כברירת מחדל, אך יכולים לבחור לוותר על פרויקטים לפי בחירתם.

אף על פי ש-WCG עושה שימוש בתוכנת לקוח בקוד פתוח, היישומים בפועל שביצעו את החישובים המדעיים עשויים שלא להיות כאלה. עם זאת, מספר מהיישומים המדעיים זמינים תחת רישיון חינמי, אם כי המקור אינו זמין ישירות מ-WCG.

 בעיות פוטנציאליות 
שמאל|ממוזער|263x263 פיקסלים|התמונה מראה שני היסטוריות שימוש ב-CPU (תחת Hyper-threading) כאשר תוכנת הלקוח BOINC מעבדת שתי משימות על כל CPU תחת Microsoft Windows XP SP2. היסטוריית השימוש ב-CPU מצביעה על תנודות מ-0% ל-100% עם שיא לשיא של 3 שניות מרווח, כאשר תצוגה +מהירות עדכון מוגדרות לנמוכה, בחצי התקופה הראשונה של ההקלטה. חצי התקופה השנייה של ההיסטוריה מוגדרת למהירות עדכון רגילה, והיסטוריית השימוש ב-CPU העליונה מצביעה על מעט מעל 60% והיסטוריית השימוש ב-CPU התחתונה מראה כ-35% בממוצע.
תוכנת רשת הקהילה העולמית מגדילה את השימוש במעבד על ידי צריכת זמן עיבוד לא מנוצל; בסוף שנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000, חישובים כאלה נועדו להפחית "מחזורי CPU מבוזבזים". עם מעבדים מודרניים, שבהם שינוי תדר דינמי נפוץ, שימוש מוגבר גורם למעבד לפעול בתדירות גבוהה יותר,למרות שבמערכות Linux ניתן להגדיר אחרת את ממשק שינוי תדר ה-CPUfreq  עם הפרמטר ignore_nice_load. מה שמגביר את צריכת החשמל והחימום בניגוד לניהול כוח. בנוסף, עקב התמקדות גוברת בביצועי כוח, או ביצועים לכל וואט, חיבור מחשבים ישנים/בלתי יעילים לרשת יגדיל את הסך הכול/הממוצע של החשמל הנדרש להשלמת החישובים האותם.

לקוח BOINC מונע האטה של המחשב על ידי שימוש במגוון מגבלות שמקפיאות חישוב כאשר יש משאבים פנויים בלתי מספיקים. בניגוד לפרויקטי BOINC אחרים, רשת הקהילה העולמית הגדירה את ברירות המחדל של BOINC בצורה שמרנית, מה שהופך את הסיכויים לנזק למחשב לקטנים מאוד. הוויסות ברירת המחדל של ה-CPU הוא 60%. הוויסות גס; לדוגמה, אם השימוש מוגדר ל-60% הוא יעבוד ב-100% למשך 3 שניות, ואז ב-0% למשך 2 שניות, מה שמוביל לירידה ממוצעת בשימוש במעבד.

תוכנית הרחבה למחשבים עם Windows – TThrottle – יכולה לפתור את בעיית ההתחממות על ידי הגבלת השימוש של פרויקט BOINC במחשב המארח ישירות. זה נעשה על ידי מדידת טמפרטורת ה-CPU או ה-GPU ומתאים את זמן הריצה בהתאם. היא גם משתמשת בזמן מעבר קצר פחות משנייה אחת, מה שמוביל לשינוי טמפרטורה פחות במהלך המעבר.

 סטטיסטיקה ותחרות 
תרומות כל משתמש נרשמות וסטטיסטיקות תרומת משתמש זמינות לציבור. בשל העובדה שזמן העיבוד של כל יחידת עבודה משתנה ממחשב למחשב, תלוי בקושי של יחידת העבודה, במהירות המחשב ובכמות המשאבים הפנויים, תרומות נמדדות בדרך כלל במונחי נקודות. נקודות מוענקות עבור כל יחידת עבודה בהתאם למאמץ הנדרש לעיבודה.

עם השלמת יחידת עבודה, לקוח BOINC יבקש את מספר הנקודות שהוא חושב שהוא ראוי להם בהתבסס על בוחן ביצועים. מאחר שמחשבים מרובים מעבדים את אותה יחידת עבודה להבטחת דיוק, שרתי רשת הקהילה העולמית יכולים לבחון את הנקודות שהתבקשו על ידי כל אחד מהמחשבים האלה. שרתי ה-WCG מתעלמים מערכים סטטיסטיים חריגים, מממרים את הערכים הנותרים ומעניקים את מספר הנקודות שמתקבל לכל מחשב.

בתוך הרשת, משתמשים עשויים להצטרף לקבוצות שנוצרו על ידי ארגונים, קבוצות או יחידים. קבוצות מאפשרות תחושה מוגברת של זהות קהילתית ויכולות גם להוות השראה לתחרות. כשקבוצות מתחרות זו בזו, יותר עבודה נעשית עבור הרשת כולה.

 הגעה לקהלים 
רשת הקהילה העולמית מכירה בחברות וארגונים כשותפים אם הם מקדמים את WCG בתוך החברה או הארגון שלהם. נכון לאפריל 2021, ל-WCG היו 452 שותפים.
גם כחלק מהמחויבות שלה לשיפור בריאות האדם ורווחתו, תוצאות כל החישובים שהושלמו ברשת הקהילה העולמית משוחררות לדומיין הציבורי ומסופקות לקהילה המדעית.

 תוצאות מדעיות 
מאז השקתה, יותר משלושים פרויקטים רצו ברשת הקהילה העולמית. חלק מהתוצאות כוללות:
 בפברואר 2014, מדעני פרויקט Help Fight Childhood Cancer הכריזו על גילוי 7 תרכובות שמחסלות תאי סרטן נוירובלסטומה ללא תופעות לוואי נראות לעין. גילוי זה, שנעשה בתמיכת מתנדבי WCG, הוא צעד חיובי לעבר טיפול חדש. הפרויקט הכריז כי הוא מבקש שיתוף פעולה עם חברת תרופות לפיתוח התרכובות לטיפולים. בהתחשב בהצלחה של הפרויקט, המדענים הצהירו כי הם כבר מתכננים פרויקט המשך שיתמקד בסרטני ילדים אחרים, אולי בשיתוף עם קבוצת אונקולוגיה פאן-אסייתית חדשה שהם חברים מייסדים בה.
 נכון ליולי 2012, פרויקט Human Proteome Folding Project פרסם מספר מאמרים תוך שימוש בנתונים מ-WCG. אלה כוללים מאמר על שיטות אימות ומובנה חדש של תחזיות מבנה ופונקציה של חלבונים; מאמר על זיהוי חלבונים המסדירים תהליכים אנושיים; מאמר על ניתוח הגנומים מחמש משפחות צמחים והפרוטאומים שלהם, שבו WCG שימשה ליצירת מעל 29,000 מבני חלבונים; ומאמר על הפרוטאום של שמר האפייה.
 פרויקט GO Fight Against Malaria דיווח על גילוי מספר מולקולות יעילות נגד מלריה ושחפת עמידה לתרופות (כולל TDR-TB, שאין לה טיפול זמין). הפרויקט גם בדק מולקולות חדשות נגד MRSA, פילריאזיס ודבר הבלוטות. בדיקות מעבדה ממשיכות כדי להפוך את המולקולות האלה לטיפולים אפשריים. GFAM היה גם הפרויקט הראשון אי פעם שביצע מיליארד חישובי עגינה שונים. מאמר פורסם בינואר 2015, עם שניים נוספים ממתינים להגשה.

 המחקר המתבצע 
פרויקטים פעילים
הפרויקטים הפעילים נכון לינואר 2021:
 OpenPandemics - COVID-19 - המטרה של הפרויקט היא לזהות טיפולים אפשריים למחלת נגיף הקורונה (COVID-19) האחראית על מגפת הקורונה העולמית, מטרה נוספת של הפרויקט היא פיתוח כלים למתן מענה מוקדם ומהיר למגפות עתידיות.
 Mapping Cancer Markers – מציאת מרקרים המעידים על מחלת הסרטן, על מנת לסייע באבחון ובמחקר
 Help stop TB – חיפוש דרכים להילחם בחיידקי שחפת שפיתחו עמידות לאנטיביוטיקה
 Microbiome Immunity Project – מיפוי הגנים והחלבונים של החיידקים השוכנים בגוף האדם (המיקרוביום), על-מנת להבין את תפקידם במחלות ובמניעת מחלות
 Smash Childhood Cancer – חיפוש דרכי טיפול בסוגי סרטן בקרב ילדים
 Africa Rainfall Project – תחזיות גשמים מדויקות מדרום למדבר סהרה לצורך גידול יבולים

פרויקטים שהושלמו
 FightAIDS@Home - Phase 2 – חיפוש תרופה למחלת האיידס
 OpenZika – חיפוש תרופות נגד נגיף הזיקה
Outsmart Ebola Togetherֶָ – חיפוש תרופה למחלת האבולה
 The Clean Energy Project - Phase 2 – מציאת דרכים חדשות להפקת אנרגיה נקייה
 Computing for Sustainable Water – מחקר הנוגע לזיהום מים ולהשפעה האנושית על איכות מאגרי המים
 Say No to Schistosoma – חיפוש מענה למחלת הבילהרציה
 GO Fight Against Malaria – חיפוש תרופה לצורות העמידות של מחלת המלריה
 Drug Search for Leishmaniasis – חיפוש תרופה למחלת שושנת יריחו (מהטפיל לישמניה) ולצורות האלימות והעמידות שלה
 Computing for Clean Water – חיפוש חומרים מתאימים לייצור פילטרים למים, על מנת לסייע בפתרון בעיית הגישה הלא מספקת למי שתייה, במיוחד במדינות מתפתחות ובעולם השלישי
 Discovering Dengue Drugs - Together - Phases 1 & 2 – חיפוש תרופה לקדחת דנגי
 Help Cure Muscular Dystrophy - Phases 1 & 2 – חיפוש תרופות למחלות הקשורות לצורות שונות של ניוון שרירים ומיופתיה
 Influenza Antiviral Drug Search – חיפוש תרופה למחלת השפעת וצורותיה האלימות והעמידות
 Help Fight Childhood Cancer – חיפוש תרופה למחלת הנוירובלסטומה, אחד מסוגי הסרטן השכיחים ביותר בקרב ילדים
 The Clean Energy Project – חיפוש חומרים מתאימים ליצירת תאים סולריים שיוכלו לשמש להפקת אנרגיה נקייה מאנרגיית השמש
 Nutritious Rice for the World – ניתוח מבנה חלבונים באורז, על מנת לאפשר גידול יעיל יותר והתמודדות עם מחלות הפוגעות בתבואה. הממצאים יוכלו לסייע בפתרון בעיות של תת תזונה ורעב המוני
 Help Conquer Cancer – מחקר העושה שימוש בנתונים מקריסטלוגרפיה בקרני רנטגן על מנת לנתח חלבונים הקשורים למחלת הסרטן ולסייע במציאת תרופה למחלה
 AfricanClimate@Home – פיתוח מודלים להבנת האקלים ושינויי האקלים באזורים מסוימים באפריקה, בין השאר על מנת להתמודד עם בעיית התחממות הגלובלית
 Genome Comparison – השוואת הגנום מאורגניזמים שונים
 Help Defeat Cancer – חיפוש דרכים לשיפור הטיפול הניתן בסוגים שונים של מחלת הסרטן
 Human Proteome Folding - Phases 1 & 2 – חיזוי צורת קיפול חלבונים רבים בפרוטאום האנושי, שיוכל לסייע למציאת תרופות למחלות רבות
 FightAIDS@Home – חיפוש תרופה למחלת האיידס; השלב הראשון של הפרויקט הושלם, השלב השני עדיין פעיל
 Uncovering Genome Mysteries – ניתוח הגנום מיצורים חיים רבים, שיכול לסייע במציאת תרופות חדשות וכן לסייע בתחומים אחרים (נקיון הסביבה, אנרגיה מתחדשת, שיפור התזונה ועוד)

ראו גם
 Rosetta@home
 Folding@home

 קישורים חיצוניים 



 שיטת תרומה חדשה בישראל: תורמים זמן מחשב פנוי למחקר שיסייע למלחמה בסרטן, באתר האגודה למלחמה בסרטן
 כתבה על הפרויקט בערוץ 10
 מידע על הפרויקט באתר IBM ישראל
 מידע על הפרויקט באתר IBM 

 הערות שוליים 

קטגוריה:חישוב מבוזר קהילתי
קטגוריה:תוכנה חופשית
קטגוריה:אוניברסיטת קליפורניה בברקלי
קטגוריה:ארגוני עזרה