محمود حاج‌زمان: «همه چیز با یک تصادف آغاز شد.» این گفته دیوید بیکر، بیوشیمیست دانشگاه واشنگتن است. سال 2005 / 1384 بود و گروه وی مشغول انجام یک پروژه با استفاده از روش پروژه‌های محاسباتی توزیع شده بودند. در این روش داوطلبان بخش کوچکی از یک نرم‌افزار را بارگذاری می‌کنند و اجازه می‌دهند رایانه آنها هنگامی که قاعدتا باید خاموش باشد، به صورت فوق‌برنامه محاسبات پروژه را انجام دهد.
به گزارش نیچر، برنامه بارگذاری شده مربوط به مساله بغرنج و معروف پیچ خوردن پروتئین‌ها بود: تعیین نحوه اینکه چطور یک زنجیره خطی از اسیدهای آمینه به صورت سه‌بعدی پیچ می‌خورد تا میزان تنش و کرنش داخلی خود را به حداقل برساند. به این ترتیب می‌توان شکل طبیعی احتمالی پروتئین‌ها را مشخص کرد. در صورت تمایل شرکت‌کنندگان در این پروژه می‌توانستند هنگامی‌که رایانه آنها مشغول پیچ و تاب دادن به پروتئین‌ها بود تا ساختار موردنظر را به دست آورد، تغییر شکل پروتئین را به‌شکل اسکرین‌سیور رایانه خود مشاهده کنند.
به گفته بیکر هزاران نفر برای اجرای این پروژه که Rosetta@home نامیده می‌شد ثبت‌نام کردند. این تعداد داوطلب مایه افتخار بود، اما آن‌چه باعث شگفتی شد، این بود که داوطلبان پروژه روزتا خیلی زود گلایه‌های خود را نسبت به پیشرفت فوق‌العاده کند تصاویر نمایشگرها آغاز کردند. بیکر می‌گوید: «مردم خطاب به ما می‌گفتند که ما به راحتی می‌توانیم تشخیص دهیم که به این روش چطور می‌توان بهترین ساختار را به دست آورد.»
به گفته بیکر چنین مساله‌ای کاملا معلوم بود. حتی یک پروتئین کوچک می‌تواند صدها اسید آمینه داشته باشد، بنابراین رایانه‌ها مجبور هستند از میان هزاران درجه آزادی ممکن به آهستگی پیش بروند تا به یک وضعیت انرژی بهینه برسند. اما انسان به برکت داشتن استعداد نتیجه‌گیری در خصوص ساختارهای فضایی، اغلب می‌تواند راه‌حل را به صورت حسی پیدا کند.
توانایی برتر انسانی
با درک چنین شانس غیرمنتظره‌ای، بیکر از تعدادی از همکاران خود در زمینه علوم رایانه کمک گرفت. در اواسط سال 2008 / 1387 آنها توانستند نسخه جدید برنامه روزتا را تولید کنند که نه تنها به کاربران اجازه می‌داد در محاسبات پروژه همکاری کنند، بلکه به آنها این انگیزه را می‌داد که از طریق شرکت در یک بازی آنلاین، خودشان نیز محاسبات را انجام دهند. در بازی Foldit که به همین منظور خلق شده بود، بازیکنان از طریق خم کردن و پیچاندن پروتئین‌ها با یکدیگر به رقابت، همکاری، خلق و توسعه استراتژی و البته جمع‌آوری امتیازهای بازی و رفتن به مراحل بالاتر می‌پرداختند.
نکته جالب این بود که این کار جواب داد. به‌تازگی بیکر و همکارانش مدارکی را منتشر کردند که نشان می‌داد برترین بازیکنان Foldit می‌توانند پیچاندن پروتئین‌ها را بهتر از یک رایانه انجام دهند. با همکاری یکدیگر، این بازیکنان برتر اغلب استراتژی‌های جدیدی را برای پیچ دادن پروتئین‌ها خلق می‌کردند. بیکر که بخشی از بهترین تاکتیک‌های انسانی خلق شده را مجددا وارد الگوریتم برنامه کرده است، می‌گوید: «در بیرون از برنامه حجم باورنکردنی از قدرت محاسبات انسانی وجود دارد که ما مشغول سرمایه‌گذاری بر روی آنها و استفاده از مزایای آن هستیم.»
با مهار کردن هوش انسانی برای حل مساله، بازی Foldit مفهوم محاسبات توزیع شده را وارد مرحله جدیدی کرده است. البته این بازی تنها نیست؛ پروژه‌های مختلفی در حال وارد شدن به این میدان -که گاهی از آن با عنوان تفکر توزیع شده یاد می‌شوند- هستند، و تعداد مقالات و کتاب‌هایی که در خصوص این موضوع منتشر می‌شوند رو به افزایش است.
میکائیل کیرنز، متخصص علوم رایانه در دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «ما در آغاز عصر جدیدی هستیم که در آن محاسبات بین انسان و ماشین ترکیب شده است. این رویکرد در زمینه‌هایی مانند حل معماهای منطقی پیچیده، زبانی و بصری توانایی بالایی دارد».
دیوید اندرسون از پیشگامان محاسبات توزیع شده تصدیق می‌کند که رویکرد جدید راه درازی را تا تبدیل شدن به یک چارچوب در پیش دارد. وی می‌گوید: «برای بسیاری از دانشمندان شکاک، این ایده به این معناست که آنها بخشی از کنترل پروژه خود را به نوعی از دست می‌دهند و اهمیت نقش آنها کمرنگ می‌شود.»
چشمان جستجوگر
اندرو وستفال، فیزیک‌دان دانشگاه برکلی، تفکر توزیع شده را تقریبا حدود دو دهه پیش آغاز کرد. در آن زمان وی سرپرستی یک گروه تحقیقاتی به نام TREK را بر عهده داشت که در خصوص ردیابی تابش کیهانی کار می‌کرد. پروژه TREK شامل صفحات شیشه‌ای مخصوصی بود که در سال 1991 / 1370 در خارج ایستگاه فضایی میر روسیه نصب شده بود. ذرات تابش کیهانی شیارهای میکروسکوپی را بر روی شیشه‌ها باقی می‌گذاشتند که پس از بازگرداندن این شیشه‌ها به زمین در سال 1995 / 1374، با استفاده از مواد شیمیایی آشکارسازی شدند.
برای کشف این شیارها، وستفال تصویر صفحات را به صورت خودکار با استفاده از میکروسکوپ اسکن و ثبت کرد. اما نرم‌افزار تشخیص تصویر به اندازه کافی خوب نبود که بتواند این شیارها را شناسایی کند. به همین دلیل وستفال دست به کار شد و شروع به بررسی این شیارها با استفاده از چشم کرد. وی آن زمان را این‌گونه به یاد می‌آورد: «این کار خیلی مشقت‌بار بود. علی‌رغم اینکه شما نهایت سعی خود را می‌کنید، ذهن شما شروع به فکر کردن درباره مسائل دیگر می‌کند.»
این مساله در ذهن وستفال باقی ماند، تا اینکه در سال 1999 / 1378 وی به ماموریت استارداست ناسا پیوست. این ماموریت به منظور جمع‌آوری نمونه‌هایی از یک دنباله‌دار و بازگرداندن آنها به زمین بود. اما هدف وستفال دنباله‌دار نبود، بلکه وی توجه خود را به یک سینی نمونه‌برداری معطوف کرده بود که در طی سال‌هایی که برای رسیدن به دنباله‌دار لازم بود، در تماس مستقیم با فضای بین ستاره‌ای قرار داشت. وستفال و گروهش مطمئن بودند که احتمالا بیش از 100 قطعه میکروسکوپی از غبار بین ستاره‌ای به روکش ژله‌ای سینی چسبیده است. این پوشش نازک از ماده مخصوصی ساخته شده بود که برای کند کردن سرعت و گیر انداختن ذرات غبار، بدون آسیب رساندن به آنها طراحی شده بود.
مانند پروژه TREK، مشکل ردیابی و پیدا کردن این ذرات بود. با این تفاوت که پروژه TREK در مقایسه با پروژه جدید خیلی آسان‌تر به نظر می‌رسید. پس از اینکه کپسول بازگشت فضاپیما در ژانویه 2006 / دی‌ماه 1384 به زمین بازگشت، وستفال مجددا از میکروسکوپ تصویربرداری خودکار TREK استفاده کرد تا 1.6 میلیون تصویر از پوشش سینی تهیه کند. وی تخمین زد که بیش از 100 سال طول می‌کشد تا یک نفر به تنهایی بتواند تمام این تصاویر را بررسی کند. به همین دلیل در آگوست همان سال / مرداد 1385، آنها پروژه Stardust@home را برای استفاده از توانایی تشخیص الگو هزاران داوطلب به منظور بررسی تصاویر تعریف کردند.
اگرچه در پروژه‌های مشابه تنها از توان محاسباتی رایانه‌های داوطلبان استفاده می‌شد، پروژه استارداست یکی از پروژه‌های پیشگام تفکر توزیع شده محسوب می‌شود. البته این پروژه در ابتدا با مشکلات زیادی مواجه بود. به عنوان مثال لازم بود داوطلبان آموزش‌هایی ببینند تا فریب ترک‌های پوشش شکننده یا ذرات غبار زمینی را که از ابتدا بر روی این پوشش چسبیده بودند، نخورند. همچنین تنها برخی از داوطلبان پشتکار لازم را داشتند و دیگران خیلی زود خسته می‌شدند و دست از کار می‌کشیدند.
وستفال که به همراه اندرسون روی این پروژه کار می‌کرد، دریافت که آنها باید داوطلبان خود را نیز مانند ابزارهایشان واسنجی کنند. آنها نیازمند راهی بودند که بتوانند سطوح مختلف مهارت را به هر داوطلب اختصاص دهند تا بتوان تغییر سطح مهارتی آنها را با گذشت زمان ارزیابی کرد. به این ترتیب مشخص می‌شد که چه تعداد داوطلب باید به یک نتیجه‌گیری مشابه در خصوص یک تصویر برسند، تا بتوان نتیجه به دست آمده را تایید و قبول کرد.
کارآگاهان کیهانی
برای بروس هادسون که یک شهروند معمولی ساکن اونتاریو بود، پروژه استارداست یک راه عالی برای پر کردن روزهای طولانی بود. وی در سال 2003 / 1382 در اثر یک تصادف، کنترل حواس سمت راست بدنش را از دست داد. اگرچه بازی‌های رایانه‌ای خیلی برای وی جذاب نبودند، اما تصاویر بی‌پایان میکروسکوپی این پروژه وی را شیفته خود کردند. وی در این باره می‌گوید: «من همیشه عاشق ستارگان، سیارات و تمام اجرام آسمانی بودم.» وی تخمین می‌زند که حدود 15 ساعت در شبانه‌روز را صرف بررسی تصاویر پروژه می‌کرد.
تلاش‌های وی در نهایت نتیجه داد. در مارس 2010 / اسفند 1388، وستفال در کنفرانس علوم قمری و سیاره‌ای هوستون اعلام کرد که هادسون نخستین ذرات احتمالی غبار ستاره‌ای را کشف کرده است. هادسون این ذرات را شکارچی و شباهنگ نامگذاری کرده است. وی می‌گوید: «هنوز هم باورم نمی‌شود که این کار را انجام داده‌ام.»
نظر شما