超级计算机是现代科学的重要组成部分。通过处理数字和执行需要我们人类自己完成的计算，它们可以帮助我们完成原本不可能的事情，例如预测飓风的飞行路径、模拟核灾难或模拟实验药物如何影响人体细胞。但这种计算能力是有代价的——从字面上看。众所周知，依赖超级计算机的研究非常昂贵。研究机构为使用超级计算机一小时支付超过 1,000 美元的情况并不少见，有时甚至更多，具体取决于所需的硬件。
但最近，越来越多的科学家不再依赖大型、昂贵的超级计算机，而是转向另一种方法来满足他们的数字运算需求：分布式超级计算。你可能以前听说过这个。这种众包计算方式不是依靠单一的集中式计算机来执行给定的任务，而是从分布式志愿者网络中获取计算能力，通常是通过在家用 PC 或智能手机上运行特殊软件。单独来看，这些志愿计算机并不是特别强大，但如果你将足够多的它们串在一起，它们的集体力量很容易超过任何集中式超级计算机——而且通常只需要一小部分成本。
在过去的几年里，这类点对点计算项目经历了某种复兴，随着我们设备的处理能力不断提高，似乎科学界的下一件大事可能是你口袋里的智能手机.
诞生与繁荣
志愿计算的概念已经存在了几十年，但直到 1990 年代后期——当个人计算机进入大量美国家庭时——它才真正开始起飞。
1999 年，加州大学伯克利分校和斯坦福大学的研究人员启动了两个项目，获得了广泛的媒体报道和广泛采用： SETI@home鼓励 PC 用户注册并使用他们的 CPU 来分析射电望远镜数据，以及Folding@home使用折叠复杂蛋白质的计算能力。
这两个项目都受到公众的广泛欢迎。 SETI@Home 实际上经历了如此巨大的初始兴趣，它使项目的服务器不堪重负并导致频繁崩溃。但在取得突破性成功之后，人们的兴趣最终趋于平稳、减弱，并最终导致该项目的创建者在 20 年后将其关闭。
不过，Folding@home 并没有遭受同样的命运。大约在 SETI@home 项目即将结束的时候，Folding@home 大放异彩的机会出现了：COVID-19 爆发。大流行爆发后不久，超过一百万的新志愿者加入了该项目，有效地创造了相当于世界上最快的超级计算机——比前 500 名传统超级计算机的总和还要强大。他们的工作很简单，但有助于破解一些最复杂的疾病，包括COVID-19 ：折叠蛋白。
例如，蛋白质对于了解病毒如何对人体免疫系统产生反应和污染至关重要。在其天然状态下，蛋白质呈折叠形状，它们展开以例如结合和抑制我们身体的防御。为了设计治疗方法，科学家们运行模拟来研究蛋白质的展开序列——但这是一个非常耗费资源和耗时的过程。这就是 Folding@home 介入的地方。它不仅大大降低了成本，而且在某些情况下还能将开发速度加快数月甚至数年。
一旦 Folding@home 志愿者安装了一个软件，他们的机器就会承担更大任务的一部分并在后台处理它们。结果通过云发送回研究小组的实验室，在那里进行整理和审查。
多次取得突破性成果。 2021 年，科学家们能够发现为什么 COVID-19 的变种更具破坏性，这主要归功于 Folding@home 的计算能力激增。此外，它还帮助开发了一种 COVID-19 抗病毒药物，该药物目前正在进入临床试验阶段。除此之外，Folding@home 还促进了其他疾病的许多重大突破，例如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和癌症。
如果没有众包计算，Folding@home 的主任兼密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院副教授 Gregory R. Bowman 博士说：“这项工作将在云上花费数亿美元，对我们或大多数其他人来说，这在经济上是不可行的。”他补充说，“计算能力正在改变游戏规则。”
一种新的公民科学
令人兴奋的是，像 Folding@home 这样的项目并不是科学家们利用智能手机功能的唯一方式。有时原始计算能力并不是特别重要，研究人员只需要更广泛的信息——只有遍布全球的数千人才能收集和传递信息。
例如，今年 3 月，欧洲航天局发起了Camaliot活动，旨在通过创造性地利用人们 Android 手机中的 GPS 接收器来改进天气应用程序。您会看到，每当您的手机 ping 卫星进行导航时，它们都会以时间和位置做出响应，而手机会根据每条消息到达所用的时间来计算它们的位置。每个信号所花费的时间可以更好地告知科学家大气的特性，例如其中的水蒸气量，这反过来可以帮助预测更准确的降雨预报。但是，欧空局团队只能从这么多位置执行此活动。
Camaliot 应用程序允许来自世界各地的 Android 手机用户为 ESA 的项目做出贡献。它反复从人们的手机中对卫星进行 ping 操作，并将收集到的响应数据发送回 ESA 基地。
欧空局希望通过 Camaliot 从非洲等地区收集数据，这些地区从电离层的角度来看具有很高的兴趣，并且该机构的地理空间限制集中方法没有很好地涵盖这些地区，欧洲航天局科学局的 Vicente Navarro 和领导 Camaliot 活动，告诉 Digital Trends。
切入
但问题仍然存在：为什么会有人免费借出他们设备的电源？除了增加电费外，这还会影响手机和计算机的性能和健康状况。但即使有这些缺点，对于像 Jeffrey Brice 这样的许多人来说，他是一位自 2007 年以来一直在折叠蛋白质的声音设计师，答案相当简单：做好事。
“有一段时间我对加密货币很感兴趣，”Brice 说，“但对 Folding@home 使用相同的硬件似乎是对设备的更好、更合乎道德和更慈善的使用。”
对于其他人来说，这是被动收入的来源。为了鼓励参与，一些领先的 Folding@home 团体建立了以捐赠为主导的加密社区，每周根据捐款分发像狗狗币这样的货币。同样，Camaliot 也会用代金券奖励其主要贡献者。
随着计算机芯片进入几乎所有领域，CureCoin（一种奖励 Folding@home 志愿者的加密货币）的创始人乔什·史密斯（Josh Smith）预计众包科学项目的未来会更加光明。 “如果我们实现了崇高的产能目标，我们星球未来的连锁反应将是永远不会忘记的，”他说。