News: Raue Zeiten
Es ist an sich eine gute Idee: Eine Aufgabe, die ein einzelner unmöglich allein bewältigen kann, einfach auf mehrere zu verteilen. Doch leider gibt es auch hier einen Haken.
© (Ausschnitt)
Was machen Wissenschaftler, die einen riesigen Heuhaufen nach einer Stecknadel durchsuchen müssen? Vor diesem Problem stehen die Forscher am SETI-Institute in Kalifornien, die zwischen all den natürlichen Signalen, welche aus den Weiten des Weltall zu uns dringen, eventuell vorhandene Spuren außerirdischer Intelligenz finden möchten.
Die bestechend einfache Lösung: Sie teilen den großen Heuhaufen in kleine auf und überlassen jeden einem Freiwilligen. Über vier Millionen Menschen haben inzwischen für das SETI@home-Projekt ihren Computer im Hintergrund nach Außerirdischen fahnden lassen. Und nett anzusehen ist es auch noch: Denn das entsprechende Programm ist ein Bildschirmschoner.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Arbeit insgesamt schneller bewältigt wird, und am SETI-Institute selbst wieder Ressourcen für andere Probleme frei werden. Ganz abgesehen davon, dass ein paar Millionen Enthusiasten das Gefühl bekommen, an einem außergewöhnlichen Forschungsprojekt teilnehmen zu dürfen.
Dieses sehr erfolgreiche Prinzip wird - allerdings weniger spektakulär - inzwischen auch bei vielen anderen Aufgaben angewandt: bei der Simulation der Ausbreitung einer Virenepidemie zum Beispiel oder bei der Vorhersage der Entwicklung von Finanzmärkten. Doch bei der Untersuchung der Effizienz eines solchen Computernetzwerks stießen Gyorgy Korniss vom Rensselaer Polytechnic Institute im Bundsstaat New York und seine Kollegen auf ein kleines Problem.
Denn meist läuft die Bearbeitung auf den einzelnen Computern nicht synchron ab, sondern schwankt je nach Leistungsfähigkeit und Beanspruchung. Wenn ein Teilnehmer zum Beispiel für Bayern schon zwei Wochen eine Epidemie simuliert hat, ist der andere für die Region Baden-Württemberg erst bei Tag fünf angelangt. Im schlimmsten Fall liegen große Teile des Netzwerks brach, weil sie auf Daten warten.
Eine einzige Kontrollinstanz, die alle Teilnehmer aufeinander abstimmt, kann dieses Problem zwar lösen. Doch bei einer sehr dynamischen und komplexen Simulation verbraucht das sehr viel Rechenzeit und ist meist auch teuer.
Einfacher wäre es da, die Rechner untereinander so zu verbinden, dass ein Computer mit seiner Aufgabe nur dann fortfährt, wenn seine Nachbarn auch so weit sind. Lokal und kurzzeitig führt das auch zum Erfolg.
Doch Korniss und seine Kollegen haben gezeigt, dass die Entwicklung des zeitlichen Horizontes in einem solchen Netzwerk genau nach dem gleichen Gesetz verläuft, dem auch das Wachstum von Kristallen unterliegt. Und genau wie diese entwickelt der Verlauf der Simulationszeit langfristig eine raue und mit scharfen Zacken übersäte Oberfläche. Es kommt also immer noch zu zeitlichen Schwankungen im Netzwerk.
Erst wenn jeder Computer nicht nur mit seinem Nachbarn, sondern zusätzlich mit einem zufällig ausgewählten Rechner irgendwo auf der Welt verbunden wird, verschwindet das Problem. In diesem so genannten Small-World-Szenario verläuft im Großen und Ganzen die gesamte Simulation in geordneten Bahnen – und das ohne zentrales Leitsystem. Zumindest für Computer ist es also gut, wenn die Welt ein Dorf wird.
Die bestechend einfache Lösung: Sie teilen den großen Heuhaufen in kleine auf und überlassen jeden einem Freiwilligen. Über vier Millionen Menschen haben inzwischen für das SETI@home-Projekt ihren Computer im Hintergrund nach Außerirdischen fahnden lassen. Und nett anzusehen ist es auch noch: Denn das entsprechende Programm ist ein Bildschirmschoner.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Arbeit insgesamt schneller bewältigt wird, und am SETI-Institute selbst wieder Ressourcen für andere Probleme frei werden. Ganz abgesehen davon, dass ein paar Millionen Enthusiasten das Gefühl bekommen, an einem außergewöhnlichen Forschungsprojekt teilnehmen zu dürfen.
Dieses sehr erfolgreiche Prinzip wird - allerdings weniger spektakulär - inzwischen auch bei vielen anderen Aufgaben angewandt: bei der Simulation der Ausbreitung einer Virenepidemie zum Beispiel oder bei der Vorhersage der Entwicklung von Finanzmärkten. Doch bei der Untersuchung der Effizienz eines solchen Computernetzwerks stießen Gyorgy Korniss vom Rensselaer Polytechnic Institute im Bundsstaat New York und seine Kollegen auf ein kleines Problem.
Denn meist läuft die Bearbeitung auf den einzelnen Computern nicht synchron ab, sondern schwankt je nach Leistungsfähigkeit und Beanspruchung. Wenn ein Teilnehmer zum Beispiel für Bayern schon zwei Wochen eine Epidemie simuliert hat, ist der andere für die Region Baden-Württemberg erst bei Tag fünf angelangt. Im schlimmsten Fall liegen große Teile des Netzwerks brach, weil sie auf Daten warten.
Eine einzige Kontrollinstanz, die alle Teilnehmer aufeinander abstimmt, kann dieses Problem zwar lösen. Doch bei einer sehr dynamischen und komplexen Simulation verbraucht das sehr viel Rechenzeit und ist meist auch teuer.
Einfacher wäre es da, die Rechner untereinander so zu verbinden, dass ein Computer mit seiner Aufgabe nur dann fortfährt, wenn seine Nachbarn auch so weit sind. Lokal und kurzzeitig führt das auch zum Erfolg.
Doch Korniss und seine Kollegen haben gezeigt, dass die Entwicklung des zeitlichen Horizontes in einem solchen Netzwerk genau nach dem gleichen Gesetz verläuft, dem auch das Wachstum von Kristallen unterliegt. Und genau wie diese entwickelt der Verlauf der Simulationszeit langfristig eine raue und mit scharfen Zacken übersäte Oberfläche. Es kommt also immer noch zu zeitlichen Schwankungen im Netzwerk.
Erst wenn jeder Computer nicht nur mit seinem Nachbarn, sondern zusätzlich mit einem zufällig ausgewählten Rechner irgendwo auf der Welt verbunden wird, verschwindet das Problem. In diesem so genannten Small-World-Szenario verläuft im Großen und Ganzen die gesamte Simulation in geordneten Bahnen – und das ohne zentrales Leitsystem. Zumindest für Computer ist es also gut, wenn die Welt ein Dorf wird.
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