[科普中国]-世界公共网格

世界公共网格（World Community Grid, WCG），是一个用于科学研究的公用分布式计算网格。是由IBM公司主持的一项基于互联网的公益性分布式计算项目，开始于2004年11月16日。该项目将联合分布于世界各地的志愿者们提供的计算资源，用于一些能为全人类带来福音的大型科学研究项目。World Community Grid 创立之初是基于 Grid.org 的平台搭建的，之后于 2007 年开始全面迁移至开源的 BOINC 平台。World Community Grid 在底层计算平台的基础上，为具体的计算项目提供了一个更高层次的计算平台。

简介世界公共网格，又称世界社群网格、世界共同体网格计划，是一个开放和公益性的分布式计算平台，联合全世界志愿提高的计算资源，将个人计算机和商业计算机中未使用的计算能力为使用的计算能力应用于造福于人类的研究项目，世界公共网格基于分布式计算和网格计算实现的。

项目已经完成的项目

Human Proteome Folding–Phase 1（人类蛋白质组折叠 – 第一阶段）项目为World Community Grid启动的第一个项目，于2004年11月16日启动，该项目主要是用来模拟蛋白质折叠的过程，目的在于指引研究人员对于由蛋白质错误折叠所引起的疾病进行一系列更为深入的研究。该项目于2006年7月18日结束，并已经在Bioinformatics、The Journal of Experimental Medicine、PLoS Biology Journal、Cell等相关期刊上发表研究成果。

Help Defeat Cancer（对抗癌症）项目于2006年6月19日启动。该项目利用World Community Grid的集体计算能力，帮助研究人员更快速地分析大量的癌症微组织阵列样本，并使用更为广泛的生物标志和色素进行实验，提高识别的精确度和灵敏性，以同时完成多项实验，使研究人员发现和跟踪可测量参数中细微的变化，从而促进预后线索的发现。最终目的在于可以推动癌症生物学、药物研制和治疗方案的发展。该项目于2007年4月结束，并已在Wiley InterScience、IEEE Xplore等相关期刊上发表研究成果。

Genome Comparison（基因组比较）项目于2006年11月21日启动。该项目的主要目标是对所有预测的蛋白质序列首次进行“穷举式”成对比较，以获得将要使用的相似性索引和标准化的基因本体论，作为说明者社群的参考存储库，以便为生物学家提供免费的数据源。该项目已于2007年7月21日结束。

Help Cure Muscular Dystrophy - Phase 1（治疗肌肉萎缩症 – 第一阶段）项目于2006年12月19日启动。该项目由Décrypthon（由法国肌肉萎缩症协会(AFM)、法国国家科学研究中心(CNRS)和IBM的研究人员合作）发起，利用World Community Grid分析研究4万多种结构已知的蛋白质分子之间的相互作用，特别关注在神经肌肉疾病方面起作用的蛋白质。该项目所产生的信息数据库将可帮助研究人员设计分子以抑制或增强特定高分子的结合，希望能发现治疗肌肉萎缩症及其他神经肌肉疾病的更好方法。该项目的用户端是使用United Devices的装置来作运算，并未使用到BOINC。该项目已于2007年6月11日结束第一阶段的运算。

Discovering Dengue Drugs – Together（发现治疗登革热的药物 – 齐心协力）项目于2007年8月21日启动。该项目的任务是发现有希望对抗登革热、丙型肝炎、西尼罗河病以及黄热病等病毒的药物的线索，利用World Community Grid强大的计算能力来完成发现这些线索所需的基于结构的药物发现计算。该项目已于2009年8月11日完成第一阶段的计算，并分析第一阶段的结果数据以准备随后的第二阶段研究。

The Clean Energy Project（清洁能源计划，于2008年12月5日启动，已进行到第二阶段）。“清洁能源项目”的任务是寻找可用于下一代太阳能电池以及未来储能设备的新材料。借助 World Community Grid 的强大计算能力，研究人员可以计算数以万计有机材料的电子属性（数量远远超出可在实验室中测试的材料种类），并确定最有希望用于开发低成本太阳能技术的材料。

Influenza Antiviral Drug Search（搜寻抗流感病毒药物）于2009年5月5日启动。该项目的任务是找到可以阻止流感病毒传染的新药。研究上将重点关注在具有抗药性的流感病毒，以及新出现的流感病毒。其目的在于找出并确定最有可能的化合物，并将有助于加速开发能够控制季节性感冒爆发、未来感冒流行甚至大规模爆发的新疗法。该项目已于2009年10月22日完成第一阶段的计算，正在分析第一阶段的结果数据以准备将来的第二阶段研究。

Nutritious Rice for the World（全球营养水稻）项目于2008年5月12日启动。该项目的目的是预测主要水稻品种的蛋白质结构。旨在帮助农民种植出具有更高产量、防病虫害能力更强并具有各种生物学营养物质的水稻品种，从而为饥荒问题严重地区的人民带来福音。在2010年4月13日，World Community Grid官方正式宣布全球营养水稻计划于2010年4月6日完成全部的计算。

Computing for Sustainable Water（永续水源计算）项目于2012年4月17日启动，由维吉尼亚大学主持，为World Community Grid的第21个项目。此项计划主要目的在于研究人类活动在重要分水岭上所产生的影响，并深入关注在有助于此种重要水资源复育、健康和永续性的行动。该项目已于2012年10月17日结束。

Human Proteome Folding–Phase 2（人类蛋白质组折叠 – 第二阶段）是第一阶段的延续，于2006年6月23日启动。这个项目的两个主要目标是：1. 获得特定人类蛋白质和病原体蛋白质更为精细的结构，2. 通过进一步开发 Rosetta 软件结构预测功能，进一步提高蛋白质结构预测的准确性。因此，该项目将并行完成两个非常重要的任务 – 一个涉及生物学领域，一个涉及生物物理学领域。

Help Conquer Cancer（征服癌症）项目于2007年11月1日启动。该项目的任务是改进蛋白质X射线结晶学的结果，这不仅能够帮助研究人员解释人类蛋白质组的未知部分，更重要的是还能够提高他们对癌症的产生、发展及治疗的理解。

Help Fight Childhood Cancer（对抗孩童癌症）于2009年3月16日启动。该任务是寻找可以抑制与成神经细胞瘤（一种最常见的儿童实体瘤）关联的三种蛋白质的药物。确定这些药物后，再结合化疗，也许可以大大提高该疾病的治愈率。

Help Cure Muscular Dystrophy - Phase 2（治疗肌肉萎缩症 – 第二阶段）于2009年5月12日启动。这个项目所产生的信息数据库将帮助研究人员设计分子以抑制或增强特定高分子的结合，希望能发现治疗肌肉萎缩症及其他神经肌肉疾病的更好方法。

Discovering Dengue Drugs - Together - Phase 2（发现治疗登革热的药物－齐心协力 – 第二阶段）项目于2010年2月17日启动。该项目根据先前第一阶段所发现到的可能药物线索，利用World Community Grid强大的计算能力来作筛选分析，以寻找出可以对抗登革热、丙型肝炎、西尼罗河病以及黄热病等病毒的药物。

The Clean Energy Project（清洁能源项目）的任务是寻找可用于下一代太阳能电池以及未来储能设备的新材料。借助 World Community Grid 的强大计算能力，研究人员可以计算几十万种有机材料的电子属性（数量是可在实验室中测试的材料种类的数千倍），并确定最有希望用于开发低成本太阳能技术的材料。

Computing for Clean Water（清水计算）项目由中国北京清华大学的“微纳力学与多学科交叉创新研究中心”(Centre for Novel Multidisciplinary Mechanics, CNMM)主持，于2010年9月21日启动。此项目任务是在分子级别更深入地从根源上研究如何使水流过新型过滤材料。通过该项目所获得的深入洞察力将指导进一步开发更高效、成本更低的水过滤设施。清水计算所得结果的首篇文章已经发表在主流期刊 Physical Review E（物理学评论E）上。

Drug Search for Leishmaniasis（寻找治疗利什曼病的药物）项目于2011年9月7日启动，系利用World Community Grid强大的计算能力来分析数百万个可能的化学物质与目标蛋白质分子间的互相作用，以寻找出可以有效治疗利什曼病的药物。

GO Fight Against Malaria Project（对抗疟疾）项目于2011年11月16日启动，其任务在于寻找可能的药物，以进一步开发出可以治疗具抗药性疟疾的新药。该项目借由World Community Grid强大的计算能力来分析模拟数百万个可能的化学物质与目标蛋白质分子间的互相作用，并预测它们减轻疟疾症状的能力，所筛选出来的最佳分子物质将会由科学家作进一步的试验，以开发出能够治疗此类疾病的药物。

Say No to Schistosoma（向血丝虫说再见）项目于2012年2月22日启动，为World Community Grid的第20个项目。该项目借由World Community Grid强大的计算能力来分析模拟数百万个可能的化学物质与目标蛋白质分子间的互相作用，藉以寻找出最可能的药物以有效治疗血丝虫病。

Uncovering Genome Mysteries 揭开微生物基因组之谜，将未被研究过的微生物的基因与那些已经被研究得较为透彻的基因进行比对。基因的相似性与功能的相似性是相对应的，通过进行大量的比对，科学家能够弄清楚每一种微生物的真面目以及它们能完成的事情。[3][9]

The Clean Energy Project - Phase 2（清洁能源计划，于2008年12月5日启动，已进行到第二阶段）。“清洁能源项目”的任务是寻找可用于下一代太阳能电池以及未来储能设备的新材料。借助 World Community Grid 的强大计算能力，研究人员可以计算数以万计有机材料的电子属性（数量远远超出可在实验室中测试的材料种类），并确定最有希望用于开发低成本太阳能技术的材料。

未完成的项目

FightAIDS@Home为World Community Grid启动的第二个项目，于2005年11月21日启动，已进行到第二阶段。该项目主旨在于开发能够有效抵抗 HIV 病毒感染的化学药物，或者新的、更有效的治疗方法，以防止艾滋病病毒（HIV）携带者最终患上艾滋病。

Outsmart Ebola Together 共同抗击埃博拉病毒

Mapping Cancer Markers 测绘癌症标记物项目，关注于临床应用——发现能被用于改善癌症的检测、诊断、预后和治疗的特定标记物组。

Help Stop TB 对抗结核病计划，于 2016 年 三月启动，用于对抗结核病，一种已经耐药变种的细菌所造成的疾病。 这个计划主要针对用来保护细菌的抗酸外壳来进行计算，模拟这些分子的特性以用来了解这些分子是如何保护这些细菌。

Smash Childhood Cancer 粉碎儿童癌症

Microbiome Immunity Project 微生物免疫项目，对细菌的相关蛋白进行研究。

OpenZika 对抗寨卡病毒

网格计算与分布式计算网格计算

基于网格的分布式计算的一种问题求解。它利用网络中的计算资源来解决某个科学问题或技术问题，该问题的解决需要大量的计算机处理能力或者需要访问大量的数据。网格就是把电网作为比拟的对象而开始建立和发展的，希望成熟的网格如同电网一样，用户只要把设备的插头插入网格的“插座”，就可以使用网 格中的资源。

网格把分布在不同地理位置上，用通信媒体连 接起来的各种资源连成一体，为用户提供恰到好处的服务。网格计算有两个优势，一个是数据处理能力超强；另一个是能充分利用网络上的闲置处理能力。

像电网一样，使用计算机资源的设想在人们研 制MULTICS的时候就提出来了，只不过当时没有如今这么先进的技术和设施，也就迟迟没有实现。

网格计算的发展经历了三个阶段： 第一阶段是 网格的萌芽阶段，开始于20世纪90年代早期，研究内容是关于千兆位网试验床以及一些元计算方面的工作；第二阶段是一些早期的试验，时间大概从20世纪90年代中期到晚期，出现了一些比较重要的开创性和奠基性的研究项目，比如I-WAY，Globus，Legion等；是网格计算的第三阶段，也是迅速发展阶段，同时网格计算也不再仅仅局限于科学研究，工业界与学术界开展了广泛联盟，正努力于使网格计算在更广泛的领域得到推广和应用1。

分布式计算

所谓分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。 最近的分布式计算项目已经被用于使用世界各地成千上万位志愿者的计算机的闲置计算能力，通过因特网，您可以分析来自外太空的电讯号，寻找隐蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命；您可以寻找超过1000万位数字的梅森质数；您也可以寻找并发现对抗艾滋病病毒的更为有效的药物。这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。

中国科学院的定义

分布式计算是一种新的计算方式。所谓分布式计算就是在两个或多个软件互相共享信息，这些软件既可以在同一台计算机上运行，也可以在通过网络连接起来的多台计算机上运行。分布式计算比起其它算法具有以下几个优点：

1、稀有资源可以共享。

2、通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载。

3、可以把程序放在最适合运行它的计算机上。

其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所