A próxima grande novidade da ciência já está no seu bolso

Os supercomputadores são uma parte essencial da ciência moderna. Ao processar números e realizar cálculos que levariam eras para nós, humanos, concluirmos sozinhos, eles nos ajudam a fazer coisas que de outra forma seriam impossíveis, como prever rotas de voo de furacões, simular desastres nucleares ou modelar como drogas experimentais podem afetar células humanas. Mas esse poder de computação tem um preço – literalmente. A pesquisa dependente de supercomputadores é notoriamente cara. Não é incomum que instituições de pesquisa paguem mais de US$ 1.000 por uma única hora de uso do supercomputador e, às vezes, mais, dependendo do hardware necessário.

Mas ultimamente, em vez de depender de supercomputadores grandes e caros, mais e mais cientistas estão recorrendo a um método diferente para suas necessidades de processamento de números: supercomputação distribuída. Você provavelmente já ouviu falar disso antes. Em vez de depender de um único computador centralizado para executar uma determinada tarefa, esse estilo de computação de crowdsourcing extrai poder computacional de uma rede distribuída de voluntários, normalmente executando software especial em PCs domésticos ou smartphones. Individualmente, esses computadores voluntários não são particularmente poderosos, mas se você juntar o suficiente deles, seu poder coletivo pode facilmente eclipsar o de qualquer supercomputador centralizado – e muitas vezes por uma fração do custo.

Nos últimos anos, esses tipos de projetos de computação ponto a ponto experimentaram uma espécie de renascimento e, à medida que o poder de processamento de nossos dispositivos continua a melhorar, parece que a próxima grande coisa na ciência pode ser o smartphone no seu bolso .

O nascimento e o boom

O conceito de computação voluntária existe há décadas, mas não foi até o final dos anos 1990 – quando os computadores pessoais chegaram a um grande número de lares americanos – que ele realmente começou a decolar.

Em 1999, pesquisadores da UC Berkeley e Stanford lançaram dois projetos que ganharam considerável cobertura da mídia e ampla adoção: SETI@home , que encorajou os usuários de PC a se inscreverem e alistarem suas CPUs para analisar dados de radiotelescópios, e Folding@home , que usou esse poder computacional para dobrar proteínas complexas.

Ambos os projetos foram grandes sucessos de público. O SETI@Home realmente experimentou uma explosão de interesse inicial tão grande que sobrecarregou os servidores do projeto e causou travamentos frequentes . Mas depois desse sucesso, o interesse acabou se estabilizando, diminuindo e, finalmente, levou os criadores do projeto a encerrá-lo após 20 anos .

O Folding@home não teve o mesmo destino. Na época em que o projeto SETI@home estava terminando, surgiu a oportunidade de brilhar do Folding@home: o surto de COVID-19 . Logo após a pandemia, mais de um milhão de novos voluntários se juntaram ao projeto, criando efetivamente o que equivalia ao supercomputador mais rápido do mundo – um mais poderoso do que os 500 principais supercomputadores tradicionais combinados. Seu trabalho foi simples, mas fundamental para quebrar algumas das doenças mais complexas, incluindo o COVID-19 : proteínas dobradas.

As proteínas são cruciais para entender como, por exemplo, um vírus reage e contamina o sistema imunológico humano. Em seu estado nativo, as proteínas estão em forma de dobras e se desdobram para, por exemplo, ligar e suprimir as defesas do nosso corpo. Para projetar a terapêutica, os cientistas executam simulações para analisar a sequência de desdobramento de uma proteína – mas é um processo que consome muito tempo e muitos recursos. É aí que entra o Folding@home. Ele não apenas reduz drasticamente o custo, mas também acelera o desenvolvimento em meses e até anos em alguns casos.

Depois que os voluntários do Folding@home instalam um software, suas máquinas assumem uma parte de uma tarefa maior e as processam em segundo plano. Os resultados são enviados de volta aos laboratórios do grupo de pesquisa por meio da nuvem, onde são coletados e revisados.

Os resultados em várias ocasiões foram inovadores. Em 2021, os cientistas conseguiram descobrir por que as variantes do COVID-19 eram mais devastadoras, em grande parte graças ao aumento no poder de computação do Folding@home. Além disso, ajudou no desenvolvimento de um medicamento antiviral COVID-19, que agora está se movendo para testes clínicos. Além disso, o Folding@home também facilitou vários avanços significativos para outras doenças, como Alzheimer, Parkinson e câncer.

Sem a computação de crowdsourcing, Dr. Gregory R. Bowman, diretor do Folding@home e professor associado da Escola de Medicina da Universidade de Washington, St. Louis, Missouri, diz: “Esse trabalho teria custado centenas de milhões de dólares na nuvem, tornando-o economicamente inviável para nós ou para qualquer outra pessoa.” Ele acrescentou: “O poder da computação está mudando o jogo”.

Um novo tipo de ciência cidadã

Emocionantemente, projetos como Folding@home não são a única maneira pela qual os cientistas estão aproveitando o poder dos smartphones. Às vezes, o poder de computação bruto não é particularmente importante, e os pesquisadores simplesmente precisam de um espectro mais amplo de informações – informações que apenas milhares de pessoas espalhadas pelo mundo podem coletar e fornecer.

Por exemplo, em março deste ano, a Agência Espacial Européia lançou sua campanha Camaliot , que busca melhorar os aplicativos meteorológicos alavancando criativamente o receptor GPS dentro dos telefones Android das pessoas. Você vê, sempre que seu telefone pinga satélites para navegação, eles respondem com a hora e sua localização, e os telefones calculam onde estão com base em quanto tempo cada mensagem levou para chegar. O tempo que cada sinal leva pode informar melhor os cientistas sobre as propriedades da atmosfera, como a quantidade de vapor de água nela, o que, por sua vez, pode ajudar a prever previsões de chuva mais precisas. Mas, a equipe da ESA pode realizar essa atividade em apenas alguns locais.

O aplicativo Camaliot permite que proprietários de telefones Android de todo o mundo contribuam para o projeto da ESA. Ele pinga repetidamente os satélites dos telefones das pessoas e envia os dados de resposta que coleta de volta à base da ESA.

Com Camaliot, a ESA espera reunir dados de áreas como a África, de grande interesse do ponto de vista ionosférico e que não são bem cobertas pelos métodos centralizados geoespaciais limitados da agência, Vicente Navarro, da Diretoria de Ciência da Agência Espacial Européia e liderar a campanha de Camaliot, disse ao Digital Trends.

Entrando

Mas a questão permanece: por que alguém emprestaria o poder de seu dispositivo de graça? Além de contas de eletricidade elevadas, isso também afeta o desempenho e a integridade de seus telefones e computadores. Mas mesmo com essas desvantagens, para muitos como Jeffrey Brice, um designer de som que dobra proteínas desde 2007, a resposta é bastante simples: fazer o bem.

“Eu estava interessado em criptomoeda por um tempo”, disse Brice, “mas usar o mesmo hardware para o Folding@home parecia um uso melhor, mais ético e mais filantrópico do equipamento”.

Para outros, é uma fonte de renda passiva. Para incentivar a participação, alguns dos principais grupos do Folding@home criaram comunidades de criptomoedas lideradas por doações, que distribuem moedas como Dogecoin toda semana, dependendo das contribuições. A Camaliot, da mesma forma, recompensa seus principais contribuidores com vouchers.

Com chips de computador entrando em quase tudo, Josh Smith, fundador da CureCoin, uma criptomoeda para recompensar os voluntários do Folding@home, antecipa um futuro ainda mais brilhante para projetos científicos de crowdsourcing. “Se atingirmos nossas metas de capacidade elevada, o efeito cascata para o futuro do nosso planeta será algo que nunca será esquecido”, disse ele.