Folding@home

Folding @ home（簡稱FAH抑是F @ h）是一个研究卵白質拗疊、誤折、聚合佮由此引起的相關疾病的分散式計算工程。由史丹福大學化學系的潘德實驗室（Pande Lab）主持，佇二空空年十月一號正式啟動。這包括卵白質折疊的過程佮卵白質的運動，而且依賴佇志願者的個人計算機頂運行的類比。Folding @ home 目前佇聖路易斯華盛頓大學，由維傑 ・ 潘德 ( Vijay Pande ) 的前學生 Greg Bowman 領導。

Folding @ home 現此時是世界上上大的分散式計算計畫，佇二空空七年做金氏世界紀錄所承認。因為兩千空一十九冠狀病毒病疫情，對該項目的興趣來增加，這个系統乎佇二空二空年三月下旬實現矣大約一丈二二 exaflops 的速度，到二空二空年四月十二達到了二四三 exaflops，使其成做世界第一 exaflop 計算系統。其大規模計算是網路的這種效能水平使研究人員會當對卵白質拗疊進行計算成本高昂的原子級類比，時間比以前較長幾若千倍。自二空空年十月一號啟動以來，潘德實驗室（Pande Lab）已經產生兩百二十五篇科研論文，做為 Folding @ home 的直接成果。該專案的類似結果佮實驗非常峇。

二空空四年三月初八，研究基因結構的 Genome @ home 計畫終止，併入 Folding @ home。

意義

Folding @ home 專注於精確地類比卵白質折疊和錯誤折疊的過程，通好加真好了解濟種疾病的起因佮發展，包括阿茲海默症、亨廷頓舞蹈症、牛海綿狀腦病（狂牛症、狂牛症）、 癌症佮囊胞性纖維症。到這當時為止，Folding @ home 已經成功類比五—十微秒的折疊過程，超出進前估計可類比的時段幾若千倍。

真濟研究卵白質結構的論文，攏有參照這个計畫的成果。

伊利諾伊大學檳分校佇二空空二年的十月二十二號發表的報告証實，愛計畫採用分散類比方式，所得出的結果是有影的。

生物醫學研究

亨丁頓舞蹈症

亨丁頓舞蹈症起因為第四對染色體異常，病發的時陣會無法度控制四肢，若親像手舞足蹈仝款，閣綴著智慧型減退，到尾仔嗄甲、呼吸困難等等的原因就按呢死亡。

成骨不全症

成骨不全症，又閣稱脆骨症，是一種先天性遺傳疾病，男女性著病的比例大約仝款。這種疾病會造成第一型膠原纖維缺陷，使骨骼忍受外力衝擊的能力較正常人差，就算是輕微仔相磕，嘛會造成嚴重的骨斷，因為這類的病患予人號做「玻璃尪仔」抑是「玻璃骨」。

病毒

彭德實驗室正利用 Folding @ home 對一寡病毒進行研究，物件包括流行性感冒病毒、人類免疫缺陷病毒（HIV）等，以走揣阻止病毒進入細胞的方法。歷史上全球捌濟擺出現高死亡率的週期性流感疫潮，其中一九一八年的西班牙流感致使全球倚一億的人死亡。做病毒感染細胞的時陣，會發生「脂質雙層融合」（Lipid bilayer fusion / membrane fusion）， 其卵白質會佮細胞的卵白質進行對接，過程了後抑是會當入去細胞，抑是自我貨佇細胞膜內底。

COVID 鋪十九

二空二空年二月二十七，Folding @ home 發佈新的計算程式以研究兩千空一十九-nCoV 病毒。散分式運算項目 Folding @ home 宣佈加入新冠病毒兩千空一十九-nCoV 的研究以幫助研究人員開發出治療方法。Folding @ home 指出：二千空一十九-nCoV 是 SARS 冠狀病毒（SARS-CoV）的「近親」，並且以類似的方式咧做。為著欲了解遮的訊息，需要阮對兩千空一十九-nCoV 峰值卵白的結構進行建模。咱需要有構建會當實現此目標的計算模型，但是伊需要大量的運算能力。

Folding @ Home 當咧類比 COVID 鋪十九卵白質動態，以走揣新的治療機會。Folding @ Home 專案總監 Greg Bowman 說明，卵白質是執行誠濟佮性命相關之各種功能的分子機器，𪜶會當感應著味覺佮嗅覺，嘛會當執行筋肉收縮抑是食食的分解等等的任務，閣會當發揮結構性的作用，佇真濟情形下，會家己生地拗疊做緊鬥的功能結構。另外一方面，病毒嘛具備蛋白質，會當用來壓制人的免疫系統閣自我生湠，為著對付 COVID 鋪十九，著愛了解遮的病毒卵白質的活動方式，以設計出會當阻止𪜶的療法。猶毋過按呢的類比需要強大運算資源，所以 Bowman 號召全球電腦使用者貢獻家己的閒置運算資源。猶毋過，目前 Folding @ Home 猶未替 COVID 鋪十九設定獨立類別，這馬想欲貢獻 COVID 鋪十九卵白質疊運算的使用者會當選擇「Any Disease」，相關專案這馬攏暫居於這个類別。

前一站仔 Nvidia 佇官方 Twitter 推文，呼籲 PC 𨑨迌厝聯合起來對抗新型冠狀病毒 ( COVID 鋪十九 )，方法是共家己用予的 GPU 算力攏捐出來，幫助科學家做病毒研究 ─ ─ 透過採用的名為 Folding @ home 的軟體，就通予逐个佇厝內使用電腦的人共算力捐出來，逐个人一屑仔，就會當全球組合做網路的方式，構建起一个大摸的超級電腦。Folding @ home 佇官網頂懸講著講，SARS-CoV 病毒的「低解析度」結構已經有矣，外加 SARS-CoV 和 COVID 鋪十九的已經知影差別，Folding @ home 的這个項目就是欲幫助 COVID 鋪十九枋突卵白的結構，而且捌別抗體的靶點。構建計算模型是需要海量算力的，這是 Folding @ home 介入的原因。

Folding @ home 和 Rosetta @ home

Folding @ home 佮另外一个分散式計算計畫 Rosetta @ home 攏做佮卵白質相關的研究，致使公眾定定共兩个人的目標透濫，抑毋知應該參加佗一个計畫。為此，Folding @ home 的管理者、潘德實驗室的領導人費積 ・ 潘德教授解說的講：

> > > > : 我熟似貝克、朗根納頓佮𪜶的工課，並（正如規个卵白質研究社群仝款）感覺𪜶的工課至關要的，對我印象上深。猶毋過，Rosetta @ home 和 Folding @ home 兩个想欲解決的，是足無仝的問題。 > > > : Rosetta @ home 干焦重卵白質完成折疊了後的最終狀態，並非折疊的過程。而且，Rosetta @ home 嘛袂探究折疊可能出現的錯誤。𪜶的研究方法，對咱感興趣的問題佮愛對付疾病（譬如講阿茲海默症）， 嘛無幫助。 > > > : 同時，人愛知嘛，用電腦落去準確預測卵白質的結構，比起進行真正的實驗，猶是閣較艱苦的。若對 Folding @ home 所得著的有關卵白質折疊佮誤折的資料（比如講速度、能量）是和實驗結果相符合的，嘛共咱講閣較濟實驗袂當發現的物件。而且 Rosetta @ home，雖然進行了真長時間，嘛取得一寡真可觀的成果，但是當欲佇咧 Rosetta @ home 預測的結構佮晶體結構（crystal structure）之間選擇的時陣，攏會選取晶體結構。因為𪜶的拍拚，我相信這將會改變，但是這个夢想成真，閣有一段真長的路愛行。 > > > : 所以，兩个計畫攏足有價值的，毋過處理的煞是無仝款的問題。我想講有的人誤解矣，掠準講 Folding @ home 是關於預測卵白質的結構（其實並毋是，這是 Rosetta @ home 的專長）， Rosetta @ home 是研究佮卵白質折疊錯誤相關的疾病（其實並毋是，這是 Folding @ home 的專長）， 但是兩个計畫研究的專案煞佮遐的人想的恰恰反。希望這篇貼文有助澄清一下。 > >

運作方式

Folding @ home 並無倚靠強大的超級電腦進行計算，顛倒主要的貢獻者是萬萬萬个人電腦。逐部參與的電腦攏安裝一个佇背景執行的客戶捀程式，佇咧系統無無閒的時陣調用中央處理器執行類比工課。彼當陣世界上絕大部份的個人電腦，佇一般的情形下攏真罕得用盡本身的計算能力。Folding @ home 就是使用遮的本來攏浪費去的運算力量。

Folding @ Home 的客戶端會定時連接設佇斯坦福大學的侍服器去取得「工作單元」（work units）， 即一種存有實驗資料的數據包，根據實驗資料進行計算。逐个工作單元計算完成了，才閣傳去侍服器。

分析軟體

Folding @ home 的使用者捀利用經修改的 TINKER、GROMACS、AMBER 佮 CPMD 這四款分子類比程式進行運算，並會佇許可的情況下作出優化，以共運算速度較緊咧。這四款類比程式嘛予人修改做真濟無仝版本，供多款的作業平台咧使用，若逐款程式的變體會以編號「Core xx」作分類。

現役核心

• GROMACS
• Gromacs（Core 七十八）
• 干焦提供予所有單處理器平台使用。
• DGromacs（Core 七十九）
• Gromacs 的雙倍精準版本，干焦使用 SSE 二。
• 干焦提供予所有單處理器平台使用。
• DGromacsB ( Core 七 b )
• 名義上是 DGromacs 的更新版本，實際上是基於 SMP／GPU 版本的原始碼的全新核心。兩个攏佇咧使用中。
• Gromacs 的雙倍精準版本，干焦使用 SSE 二。
• 干焦提供予所有單處理器平台使用。
• DGromacsC ( Core 七 c )
• Gromacs 的雙倍精準版本，干焦使用 SSE 二。
• 干焦提供予單處理器的 Windows 佮 Linux 平台用。
• GBGromacs（Core 七 a）
• Gromacs SREM（Core 八十）
• GroSimT（Core 八十一）
• Gromacs 三十三（Core a 零）
• Gro-SMP（Core a 一）
• GroCVS（Core a 二）
• GroGPU 二（Core 十一佮 Core 十三）
• Gro-PS 三（無編號，但是嘛叫做 SCEARD 核心）
• AMBER
• PMD ( Core 八十二 )
• 未優化
• 干焦提供予單處理器的 Windows 佮 Linux 平台用。

已經停用核心

• TINKER
• Tinker core ( Core 六十五 )
• 現已經停止使用，而且由速度閣較緊的同類核心 GBGromacs ( Core 七 a ) 所替代。
• 未優化
• 干焦提供予所有單處理器平台使用。
• GROMACS
• GroGPU ( Core 十 )
• CPMD
• QMD ( Core 九十六 )

命令列介面版本

Folding @ home Console version 是 Folding @ home 的命令列介面版本，由史丹佛大學化學系的潘德實驗室主持，佇二空空年十月一號正式啟動，會當精確地類比卵白質折疊和錯誤折疊的過程，通好加真好了解濟種疾病的起因佮發展，Folding @ home 目前是世界上上大的分散式計算計畫。

高效能平台支援

圖形處理器

愛快速運算卵白質的拗疊效應，著愛用懸浮點運算有能力的處理器來進行，GPU 具備強大浮點運算效能的優勢，Folding @ home 方面嘛綴手開發供 GPU 使用的程式，共作業交予 GPU 運算。二空空六年十月二號，Folding @ home 公開發行供 Windows 系統使用的 GPU 試版本，測試的期間收著由四百五十粒 ATI X 一千九百 GPU 提供的三十一 TFLOPS 運算效能，逐粒顯核平均運算運力為一粒傳統 CPU 的七十外倍。到二空空八年四月十號，第二代 Windows GPU 公開測試版推出，新版本支援 ATI / AMD HD 二 xxx 佮 HD 三 xxx 系列，免閣透過 DirectX 介面佮顯示核心溝通，並支援增加 GPU 核心。供 NVIDIA GPU 使用的版本利用 CUDA 技術，就會當使到 GPU 會當進行卵白質折疊運算。NVIDIA 官方表示，只需要全球百分之零謼一支援 CUDA 的顯示卡進行運算，效能就會當達到七 PFLOPS，遠超過超級電腦的計算是水平。現時已經推出供啟用 CUDA 的 NVIDIA GPU 使用的公開測試版本。

PlayStation 三

索尼已經加入 Folding @ home 計畫，對 PS 三的一孵六版本彼个韌體開始，支援這个項目科學運算。因為 PS 三使用矣 Cell 處理器，會當提供強大的運算效能。當 PS 三不五時，就會啟動運算程式，計算卵白質的拗疊效應，利用結果去研究各種疑難雜症。當 CELL 處理器運算時，NVIDIA 的 RSX 顯核就會提供立體的卵白質拗疊實時圖形展示。該圖形展示效果袂䆀，支援一千空八十 p 輸出，閣有 HDR 效果。用家會當利用手柄落來控制觀賞角度。

PS 三曾經為 Folding @ home 提供上濟的運算能力，隨著供體 NVIDIA GPU 使用的軟體推出，NVIDIA GPU 取代矣 PS 三，成做是 Folding @ home 的主力。截至二空空八年九月初，參與的 PS 三遊戲機為愛計畫提供一 , 兩百外 TFLOPS 的運算能力，佔總數近百分之三十五。

加核處理器

隨著閣較濟無仝款式的多核處理器陸續推出，支援多核心的軟體嘛愈來愈濟，Folding @ home 嘛加入支援對稱加處理機（SMP）， 希望藉此增強軟體的運算能力。透過利用 MPI，軟體會當使用濟个核心進行運算。

支援 SMP 的 Folding @ home 佇二空空六年十一月十三推出供 x 八十六陵六十四 Linux 佮 x 八十六 Mac OS X 執行的 beta 試版本，現時嘛已經推出供 Win 三十二使用的試版本，咧供三十二位元 Linux 執行的版本猶原佇開發中。

估計能源銷孝

PS 三相關

一台 PlayStation 三遊戲機的標稱功率為三百八十 W，因為 Folding @ Home 是設計供 CPU 使用，就按呢會造成主機功了有百分之一百。但根據斯坦福方面有關係 PS 三主機定看著問題，指出講逐台主機「咧執行該式的時陣，其估計功率差不多兩百 W 左右」。 截至二空空八年五月底，五十一 , 零外台 PS 三主機為愛計畫提供一 , 四百外 TFlops 的運算能力，每台 PS 三平均提供欲三十 , 零 MFlops，以史丹福的每台主機兩百 W 輸出（使用九十 nm 製造的處理器）估計，每瓦輸出提供百五外 MFlops。隨著 PS 三的 Cell 處理器改用更加幼路的六十五 nm 佮四十五 nm 製程，處理器的工夫會進一步降低，其實逐瓦輸出提供的運算的能力嘛會提懸。

PC 相關

攏著愛看 PC 本身 CPU 上大的會當漚猶閣有計算程式設定。

注意事項

一 . 本專案使用獨立計算程式，會當佇多平台跤進行計算，包括講 PC、MAC 和 PS 三二 . 本專案的客戶捀分做三類，分別是 CPU 計算客戶捀，GPU 計算客戶捀和 PS 三計算客戶捀三 . 本專案的 GPU 計算客戶捀支援 AMD-ATI HD 兩千佮以上系列佮 nVidia 所有支援 CUDA 系列的顯示卡四 . 上新版的 V 七綜合客戶捀同時支援多核 CPU 和 AMD / ATI HD 兩千佮以上系列、NVIDIA 八 xxx 佮以上系列顯示卡計算五 . 為著閣較好的計算效能建議使用 V 七綜合客戶捀抑是講 V 六 / High Performance Clients 客戶捀計算

參見

• 分散式計算
• Rosetta @ home
• World Community Grid
• BOINC

外部連結

• Folding @ home 官方網站（英文）
• Folding @ home 官方論壇（英文）
• Folding @ home Chrome Client（英文）（免安裝，干焦支援 CPU 拗疊，需要使用 Chrome 瀏覽器）
• Folding @ home 中文網
• Folding @ Home 簡體中文論壇（中國隊乎 China Folding @ Home Power 三千兩百十三）
• 「Folding @ HOME」滄者極限團隊（臺灣隊：三-c一千四百空三）
• Folding @ Home Taiwan Facebook 專頁
• FAH 部落格
• Folding @ home Wiki
• 英文維基百科團隊
• 中文維基百科團隊