El próximo gran avance de la ciencia ya está en tu bolsillo

Las supercomputadoras son una parte esencial de la ciencia moderna. Al procesar números y realizar cálculos que a los humanos nos llevaría eones completar por nosotros mismos, nos ayudan a hacer cosas que de otro modo serían imposibles, como predecir las rutas de vuelo de los huracanes, simular desastres nucleares o modelar cómo las drogas experimentales podrían afectar las células humanas. Pero ese poder de cómputo tiene un precio, literalmente. La investigación dependiente de supercomputadoras es notoriamente costosa. No es raro que las instituciones de investigación paguen más de $1000 por una sola hora de uso de la supercomputadora y, a veces, más, según el hardware que se requiera.

Pero últimamente, en lugar de depender de supercomputadoras grandes y costosas, cada vez más científicos recurren a un método diferente para sus necesidades de procesamiento de números: la supercomputación distribuida. Probablemente hayas oído hablar de esto antes. En lugar de depender de una sola computadora centralizada para realizar una tarea determinada, este estilo de computación colaborativo extrae el poder computacional de una red distribuida de voluntarios, generalmente mediante la ejecución de un software especial en PC o teléfonos inteligentes domésticos. Individualmente, estas computadoras voluntarias no son particularmente poderosas, pero si une suficientes de ellas, su poder colectivo puede eclipsar fácilmente el de cualquier supercomputadora centralizada, y a menudo por una fracción del costo.

En los últimos años, este tipo de proyectos informáticos peer-to-peer han experimentado un renacimiento y, a medida que la potencia de procesamiento de nuestros dispositivos continúa mejorando, parece que el próximo gran avance en la ciencia podría ser el teléfono inteligente en su bolsillo. .

El nacimiento y el auge

El concepto de computación voluntaria ha existido durante décadas, pero no fue hasta finales de la década de 1990, cuando las computadoras personales llegaron a una gran cantidad de hogares estadounidenses, que realmente comenzó a despegar.

En 1999, investigadores de UC Berkeley y Stanford lanzaron dos proyectos que ganaron una considerable cobertura mediática y una amplia adopción: SETI@home , que alentó a los usuarios de PC a registrarse y usar sus CPU para analizar datos de radiotelescopios, y Folding@home , que usó ese poder de cómputo para plegar proteínas complejas.

Ambos proyectos fueron grandes éxitos entre el público. SETI@Home en realidad experimentó una explosión de interés inicial tan grande que abrumó los servidores del proyecto y provocó fallas frecuentes . Pero después de ese gran éxito, el interés eventualmente se estabilizó, disminuyó y finalmente llevó a los creadores del proyecto a cerrarlo después de 20 años .

Sin embargo, Folding@home no corrió la misma suerte. Cuando el proyecto SETI@home estaba llegando a su fin, apareció la oportunidad de brillar de Folding@home: el brote de COVID-19 . Poco después del golpe de la pandemia, más de un millón de nuevos voluntarios se unieron al proyecto, creando efectivamente lo que ascendió a la supercomputadora más rápida del mundo, una más poderosa que las 500 supercomputadoras tradicionales combinadas. Su trabajo fue simple pero fundamental para descifrar algunas de las enfermedades más complejas, incluida la COVID-19 : proteínas plegables.

Las proteínas son cruciales para comprender cómo, por ejemplo, un virus reacciona y contamina el sistema inmunitario humano. En su estado original, las proteínas tienen forma plegada y se despliegan para, por ejemplo, unir y suprimir las defensas de nuestro cuerpo. Para diseñar terapias, los científicos ejecutan simulaciones para observar la secuencia de desarrollo de una proteína, pero es un proceso que consume mucho tiempo y muchos recursos. Ahí es donde interviene Folding@home. No solo reduce drásticamente el costo sino que también acelera el desarrollo por meses e incluso años en algunos casos.

Una vez que los voluntarios de Folding@home instalan una pieza de software, sus máquinas asumen una parte de una tarea más grande y la procesan en segundo plano. Los resultados se envían a los laboratorios del grupo de investigación a través de la nube, donde se recopilan y revisan.

Los resultados en varias ocasiones han sido revolucionarios. En 2021, los científicos pudieron descubrir por qué las variantes de COVID-19 eran más devastadoras, gracias en gran parte al aumento de la potencia informática de Folding@home. Además, ayudó al desarrollo de un fármaco antiviral para la COVID-19, que ahora avanza hacia los ensayos clínicos. Más allá de eso, Folding@home también ha facilitado una serie de avances significativos para otras enfermedades, como el Alzheimer, el Parkinson y el cáncer.

Sin la computación colaborativa, el Dr. Gregory R. Bowman, director de Folding@home y profesor asociado de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, St. Louis, Missouri, dice: “Este trabajo habría costado cientos de millones de dólares en la nube, haciéndolo económicamente inviable para nosotros o para la mayoría de los demás”. Agregó: “El poder de la computación está cambiando las reglas del juego”.

Un nuevo tipo de ciencia ciudadana

De manera emocionante, proyectos como Folding@home no son la única forma en que los científicos aprovechan el poder de los teléfonos inteligentes. A veces, el poder de cómputo en bruto no es particularmente importante, y los investigadores simplemente necesitan un espectro más amplio de información, información que solo miles de personas repartidas por todo el mundo pueden recopilar y entregar.

Por ejemplo, en marzo de este año, la Agencia Espacial Europea lanzó su campaña Camaliot , que busca mejorar las aplicaciones meteorológicas aprovechando de manera creativa el receptor GPS dentro de los teléfonos Android de las personas. Verá, cada vez que su teléfono hace ping a los satélites para la navegación, responden con la hora y su ubicación, y los teléfonos calculan dónde están en función del tiempo que tardó en llegar cada mensaje. El tiempo que toma cada señal puede informar mejor a los científicos sobre las propiedades de la atmósfera, como la cantidad de vapor de agua que contiene, lo que a su vez puede ayudar a predecir pronósticos de lluvia más precisos. Sin embargo, el equipo de la ESA puede realizar esta actividad desde una cantidad limitada de ubicaciones.

La aplicación Camaliot permite a los propietarios de teléfonos Android de todo el mundo contribuir al proyecto de la ESA. Hace ping repetidamente a los satélites de los teléfonos de las personas y envía los datos de respuesta que recopila a la base de la ESA.

Con Camaliot, la ESA espera recopilar datos de áreas como África, de alto interés desde el punto de vista ionosférico y que no están bien cubiertas por los métodos centralizados geoespaciales limitados de la agencia, Vicente Navarro, la Dirección de Ciencia de la Agencia Espacial Europea y líder en la campaña de Camaliot, dijo a Digital Trends.

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Pero la pregunta sigue siendo: ¿Por qué alguien prestaría la energía de su dispositivo de forma gratuita? Además de las facturas de electricidad elevadas, esto también afecta el rendimiento y la salud de sus teléfonos y computadoras. Pero incluso con esas desventajas, para muchos como Jeffrey Brice, un diseñador de sonido que ha estado doblando proteínas desde 2007, la respuesta es bastante simple: hacer el bien.

"Estuve interesado en las criptomonedas por un tiempo", dijo Brice, "pero usar el mismo hardware para Folding@home parecía un uso mejor, más ético y más filantrópico del equipo".

Para otros, es una fuente de ingresos pasivos. Para fomentar la participación, algunos grupos líderes de Folding@home han establecido comunidades criptográficas dirigidas por donaciones, que distribuyen monedas como Dogecoin cada semana según las contribuciones. Camaliot, de manera similar, premia a sus principales contribuyentes con cupones.

Con los chips de computadora abriéndose paso en casi todo, Josh Smith, el fundador de CureCoin, una criptomoneda para recompensar a los voluntarios de Folding@home, anticipa un futuro aún más brillante para los proyectos científicos de colaboración colectiva. “Si logramos nuestros elevados objetivos de capacidad, el efecto dominó para el futuro de nuestro planeta será algo que nunca se olvidará”, dijo.