Сеть из обычных смартфонов может стать суперкомпьютером

Ученые НИТУ "МИСиС" опубликовали результаты исследования, доказавшие, что вычислительная сеть, состоящая исключительно из миллионов распределенных по всему миру мобильных телефонов, может достигнуть уровня производительности суперкомпьютера. Работа опубликована в журнале Communications in Computer and Information Science.

По данным американского портала Digital Trends, количество пользователей смартфонов в мире в 2020 году достигло 6,1 миллиарда и продолжает расти. Текущие возможности устройств также значительно увеличились: благодаря последним достижениям в области маломощных процессоров мобильные устройства могут выполнять ресурсоемкие операции, что позволяет рассматривать эти устройства как вычислительные платформы.

Пользователи могут подключать свои мобильные устройства – смартфоны и планшеты – к сети в основном для двух целей: получить доступ к сетевым ресурсам и/или сделать ресурсы своих мобильных устройств доступными для пользователей сети. По мнению исследователей из Института информационных технологий и компьютерных наук НИТУ "МИСиС", включение мобильных устройств в сетевую и вычислительную инфраструктуру в ближайшее время приведет к появлению новой категории вычислительных систем – мобильной.

"Наша работа посвящена использованию мобильных устройств в качестве поставщиков вычислительных ресурсов. Основная идея проекта заключается в использовании простаивающих вычислительных ресурсов мобильных устройств для различных расчетов, без ущерба для их прямого назначения. 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", – рассказал соавтор работы, доцент кафедры инженерной кибернетики НИТУ "МИСиС" Илья Курочкин.

Грид-система предполагает объединение персональные устройства и использование их в фоновом режиме, когда они либо стоят на зарядке, либо заряжены на 80-90% и при этом имеют доступ к wi-fi. По словам разработчиков, правильно подобранные параметры распределенной системы могут как повысить уровень использования мобильников для решения задач без существенного влияния на заряд батареи, так и значительно сократить время расчета всего эксперимента.

В результате научный коллектив разработал и рекомендовал параметры прототипа мобильной грид-системы, которая эффективно работает с различными типами персональных устройств.

"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. С целью настройки параметров проекта мы провели ряд вычислительных экспериментов на тестовой мобильной распределенной системы. Найденная конфигурация дала возможность сократить время проведения вычислительных экспериментов, а также увеличить процент загрузки устройств и снизить процент просроченных задач", - добавляет Илья Курочкин.

По словам разработчиков, полученные результаты могут быть использованы для масштабных и многомесячных вычислительных экспериментов, например, для глубокого обучения нейросетей, или моделирования свойств новых материалов.