Evolution berechnen mit Simulator005

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Theoretische Einführung und Überblick

Dieser Simulator trägt dazu bei, genetische Ursachen für das Artensterben zu untersuchen, indem er Mullers Ratsche modelliert. Die Ratsche beschreibt, wie sich geringfügig nachteilige Mutationen in Populationen endlicher Größe zufällig so ausbreiten können, daß die Individuen aussterben die noch völlig frei von solchen Mutationen sind. Immer wenn das mit geringfügig nachteilhaften Mutationen geschieht, hat die Ratsche einmal geklickt und das Gute ist zum Besten geworden. Bei häufiger Wiederholung kann dies zum Aussterben aller Populationen einer Art führen.
Dieser Simulator berechnet das Verhalten von Mutationen mit verschiedenen Effekten in asexuellen Populationen verschiedener Größe, um festzustellen, wann Mullers Ratsche welche Rolle spielt. Dabei werden auch noch einige Details beobachtet, die für den Mechanismus der Ratsche von Bedeutung sind.

Da dieser Simulator weder seine Rechenaufträge automatisch abholen, noch die Ergebnisse automatisch abliefern kann, bitten wir Sie darum, das zu tun. Damit haben Sie nicht nur die maximale Kontrolle über Ihre Internetverbindungen, sondern Sie suchen sich auch die Simulationen aus, die Ihnen am meisten liegen.
Beides ist einfach: Sie wählen eine Internetseite aus, die gleichzeitig die Rechenaufträge enthält und speichern diese als Text in dem Ordner des Simulators unter dem Namen run. Und schon können sie Ihren Simulator starten (nach dem sie alle Voreinstellungen vorgenommen haben).
Wenn der Simulator fertig ist, schicken sie die Datei mit den Ergebnissen per Email zurück und holen sich den nächsten Rechenauftrag. Da die Rechenaufträge sehr lang laufen können, (vgl. die veröffentlichten Abschätzungen in den Aufträgen selbst) hält sich der Aufwand Ihrerseits in engen Grenzen. Im Folgenden finden sie alles Wesentliche zum Betrieb des Simulators. Weitere Informationen gibt es auf englisch.

Kurze Bedienungsanleitung

Bevor Sie Ihre erste Simulation starten, oder auch nur Ihren Rechner das nächstemal anschalten, sollten Sie zwei Dinge sicherstellen. Zum einen braucht Ihr Computer eine Umgebungstemperatur, die nicht zu heiß ist. Wenn also die Sonne im Sommer hereinknallt, dann sorgen Sie für einen kühleren Ort. Zum anderen gehört es zur allgemeinen guten Praxis, Daten regelmäßig zu sichern, ganz egal was Sie auf Ihrem Computer tun. Früher war das einfach, weil alles wichtige auf wenige Disketten paßte. Dann paßte alles noch auf eine oder wenige CDs. Doch die Zeiten sind heute für viele vorbei. Wenn Sie daher keine teure Profilösung haben (Digital Tape Library oder gespiegelte RAID Platten), dann ist es am billigsten, wenn Sie sich zu diesem Zweck für wenige hundert Mark eine zusätzliche Festplatte kaufen und jeden Abend Ihre gesamte Platte kopieren lassen. Das ist - bezogen auf den Preis pro Gigabyte - die momentan billigste Lösung. Wenn die Platte extern ist, dann kann man sie sogar wegsperren.
Diese Vorrede ist nicht deshalb nötig, weil der Simulator irgendwie gefährlich wäre, sondern weil die Hardware mancher Computersysteme bei längerem Betrieb (egal mit welcher Software) gelegentlich Probleme bekommt, die nicht auftreten, wenn man den Rechner meistens ausgeschaltet läßt. In einem solchen Fall werden Sie für die zusätzliche Kopie möglicherweise sehr dankbar sein. Wenn Sie also einen neuen Rechner haben, und wissen wollen, ob wirklich alles OK ist, dann haben Sie zwei Gründe, um bei evolution@home mitzumachen: Ihren Beitrag zur Erforschung von Evolution und eine Auf-Herz-Und-Nieren-Überprüfung Ihres Rechners während der Garantiezeit.

Tun Sie folgendes, um Ihre erste Simulation zu starten:

1. Legen Sie einen neuen leeren Ordner an, den Simulatorordner (z.B. evolution@home auf dem Desktop). Hierhinein kommt nichts anderes als nur das kostenlos erhältliche Simulationsprogramm (= der Simulator) und alles was damit zusammenhängt.

2. Laden Sie den Simulator für ihr Betriebssystem (MacOS oder Windows) aus dem Internet (Downloadseite) und Speichern Sie ihn im Simulatorordner. Wählen sie die easy links auf der Downloadseite, wenn Sie kein Programm zum entpacken von Zip-Dateien haben.

3. Damit der Simulator weiß, was er berechnen soll, braucht er Eingabedateien, sogenannte run-files. Die bekommen Sie hier . Wählen Sie einfach eine der RunFileCollections (=Sammlungen von run-files) und dann ein run-file auf der Überblicksseite der Sammlung, die sie Aufgerufen haben. Speichern Sie dieses run-file, welches Sie dann als Internetseite betrachten können, von Ihrem Browser aus ab. Wählen Sie dabei den Dateinamen run oder run.txt und speichern Sie die Datei als eine Text datei (.txt) in dem Simulatorordner ab. Dann kann der Simulator sie automatisch erkennen.

Welches run-file? Das ist grundsätzlich Ihre Sache. Alle run-files, die Sie im Netz finden können, sind zum Berechnen da und es macht gar nichts, wenn verschiedene Leute das gleiche run-file berechnen. Wiederhohlungen müssen sein. Jede dieser (stochastischen) Simulationen wird ein etwas anderes Ergebnis produzieren, und alle sind nötig, um den Mittelwert und die Standardabweichung der Ergebnisse zu berechnen.

RAM-Bedarf: Sie sollten allerdings nur run-files wählen, deren RAM Bedarf kleiner ist als das, was sie bei der täglichen Arbeit normalerweise übrig haben. Wählen Sie auf keinen Fall ein run-file, welches größer als Ihr tatsächlicher Hauptspeicher (RAM) ist. Sonst würde der Computer die Festplatte als Hauptspeichererweiterung benutzen und das wäre in diesem Fall so langsam, daß niemand mehr etwas davon hat.

CPU-Time: Das ist die Zeit, die vermutlich für die Simulation gebraucht wird. Es handelt sich dabei um grobe Schätzungen, die nach unten und beträchtlich nach oben schwanken können. (Könnte man genauere Vorhersagen machen, dann wären in diesem Fall keine Simulationen mehr nötig, da das System dann schon gut genug untersucht wäre.) Suchen Sie sich Zeiten aus, die zu Ihren Computergewohnheiten passen. In der run-file Übersicht ist mit min die Dauer der kürztesten Simulation in dem run-file gemeint, mit max die längste und mit total die vorraussichtliche Summe aller Simulationen in diesem run-file. Wie Sie sehen, gibt es da ganz erhebliche Schwankungen.
Suchen Sie sich ein run-file mit Simulationen aus, die so lange dauern, daß sie sie vermutlich noch zuende rechnen können. Wenn einmal doch der Rechner früher abstürzt, dann macht das nicht, es werden nämlich dann die Zwischenergebnisse festgehalten (standardmäßig jede Stunde). Sie sollten sich aber beispielsweise nicht ein run-file aussuchen, in dem jede Simulation länger als 14 Tage dauert, wenn Ihr Rechner erfahrungsgemäß 2x täglich abstürzt.

4. Starten Sie den Simulator zum ersten Mal und geben Sie dabei die Voreinstellungen ein (=Preferences). Wenn Sie einen dieser Werte nachträglich ändern wollen, dann können Sie das, indem sie die entsprechende Zeile in der Voreinstellungsdatei (preferences-file S005_Preferences.txt) verändern. Seien Sie dabei aber vorsichtig; wenn Sie das Format ändern (z.B. indem die Zeilen verrutschen) wird das File ungültig. Die Informationen zur Personalisierung sollten Sie jedoch möglichst gar nicht mehr ändern (außer Sie wollen von anonym nach personalisiert wechseln). Im Detail:

• Zuerst werden Sie dabei nach dem maximal erlaubten RAM Bedarf für diesen Simulator gefragt, um Simulationen, die mehr Speicher benötigen, gar nicht erst zu starten. Geben Sie hier auf keinen Fall mehr ein, als Ihr Computer RAM besitzt. Wenn Sie nicht wissen, was sie da eingeben sollen, übernehmen Sie den Vorschlag (= default).
• Danach legen Sie die maximal erlaubte Rechenzeit (= computing time) fest. Das bedeutet, daß Simulationen, die voraussichtlich länger brauchen, gar nicht erst gestartet werden. Da dies vor dem Start der Simulation überprüft wird und die Voraussage schwierig ist, können dennoch einzelne Simulationen auch länger laufen. Wenn die dann allerdings abgebrochen werden, ist das nicht weiter tragisch. Hiermit soll nur verhindert werden, daß zu viele für diesen Rechner zu lange Simulationen gestartet werden. Beachten Sie bitte, daß die angegebenen Voraussagen auch dann noch als genau betrachtet werden können, wenn sie um den Faktor 2 schwanken. Das hängt mit der Art des simulierten Problems zusammen. Ungenaue Voraussagen schwanken also noch viel mehr...
• Nun will der Simulator wissen, ob Sie auch Unterschranken für die Komplexität von Simulationen einführen wollen. Standardmäßig sollten Sie das nicht tun. Wenn Sie aber einen besonders großen, schnellen Rechner haben, bei dem Sie verhindern wollen, daß Sie ihn unabsichtlich mit Kleinkruscht belegen, dann geben sie geeignete RAM und Rechenzeitwerte ein. Der Simulator weigert sich dann, eine Simulation zu starten, die Ihres Rechners nicht würdig ist.
• Schließlich will der Simulator wissen, ob die Ergebnisse personalisiert werden sollen. Das bedeutet, daß Ihr Name etc. in den Ergebnissen festgehalten wird, um dann hinterher in den internationalen Highscores = Höchstpunktzahlstatistiken aufgelistet zu werden. Damit sollen die Teilnehmer geehrt werden, die besonders viel Rechenarbeit beigetragen haben. Wenn Sie darauf verzichten wollen, drücken sie einfach die Eingabetaste, ansonsten beantworten Sie die nächsten zwei Fragen des Rechners mit yes (=ja).
  Danach werden sie nach den Details gefragt (die Meldung Enter a string of length between 0 and 55 : informiert Sie darüber, daß nun eine Buchstabenfolge mit einer Länge zwischen 0 und 55 Zeichen erwartet wird) :
• Öffentlicher Nachname oder Gruppenname (= Public family of group name). Hier tragen Sie Ihren Nachnamen oder den Namen Ihrer Gruppe ein
• Vorname oder Gruppenmitgliedsname (=Personal or member name). Sind Sie Teil einer Gruppe, so tragen Sie hier den Namen ein, den Sie innerhalb der Gruppe haben; ansonsten Ihren Vornamen
• Ihre Internetkontaktadresse  (= Public contact URL). Wenn man Sie im Internet erreichen kann, dann tragen Sie hier Ihre vollständige und richtig getippte Webadresse  (z.B.: http://www.evolutionsforschung.de) oder Emailadresse (mailto:info@evolutionary-research.net) ein. Tippfehler Ihrerseits führen hinterher zu ungültigen Angaben in der Highscoreliste. Wenn Sie hier eine Webadresse angeben, dann versichern Sie damit, daß dort keine illegalen, anstößigen, pornographischen oder ähnliche Inhalte zu verbreitet werden. Bei Mißachtung wird der Link aus dem Netz genommen.
• Damit nun nicht jeder seine Kontaktadresse unter Ihrem Namen einsenden kann, benötigen Sie ein Gruppennamenschlüssel (= GroupNameCheckPIN). Nur wenn ein Ergebnis mit Ihrem Gruppennamen auch Ihren Gruppennamenschlüssel trägt, wird es als Ihrer Gruppe zugehörend anerkannt. Andernfalls wird es anonymisiert. Diesen Schlüssel müssen alle Mitglieder Ihrer Gruppe oder Familie besitzen.
  Benutzen Sie als Schlüssel bitte keine Passwörter, die an anderer Stelle wirklich wichtig sind. Diese PINs werden zwar nicht veröffentlicht, doch werden sie unverschlüsselt übertragen und gespeichert und können daher abgehört werden. Benutzen Sie keine Leerzeichen, sondern nur Buchstaben und Zahlen für Ihre PINs.
• Um innerhalb der Gruppe Ihr persönliches Ergebniskonto vor unechten Einsendungen zu schützen, geben Sie einen persönlichen Namensschlüssel (= PersonalNameCheckPIN) ein. Machen Sie hinterher eine Kopie Ihrer Voreinstellungsdatei, um diese Daten zu sichern.
• Geben Sie das Land (=Nation) ein, in dem Sie rechnen, möglichst auf Englisch (Germany), ansonsten in der Landessprache (Deutschland). Bitte vermeiden Sie hier sinnlose Angaben, um das Erstellen internationaler Statistiken zu erleichtern.
• Schließlich werden Sie noch nach genaueren Angaben zu Ihrem Rechner / Ihren Rechnern gefragt. Geben Sie hier entweder unknown (=unbekannt) an, oder nennen Sie Ihre CPU mit der Taktfrequenz, die L2 Cachegröße sowie den Hauptspeicherausbau (RAM) und alles was sie sonst noch für wichtig halten (ohne mehr als 70 Zeichen Maximallänge zu überschreiten). Wenn Sie mehrere Rechner haben, dann geben Sie an, wie viele.
• Nun haben Sie alle Eingaben gemacht. Der Simulator startet jetzt eine kurze Testsimulation um zu sehen, ob der angegebene maximale RAM-Platz auch tatsächlich zur Verfügung steht und um die Leistung (Performance) Ihres Computers in MINDS zu ermitteln. MINDS steht für Millionen INDividuen pro Sekunde. Typische Werte auf aktuellen Computern sind 0,1 bis 0,3  - je nach Modell und RAM Bedarf der Simulation.

7. Wenn der Simulator fertig ist, dann beendet er sich von alleine und benennt das run-file in completed-run-file um (= fertig verarbeitetes run-file). Nun brauchen Sie Ihre Ergebnisse nur noch einzusenden. Dafür

• Verschieben Sie das File S005_RESULTS.txt aus dem Simulatorordner weg in irgendeinen anderen Ordner oder einen Unterordner des Simulatorordners.
• Bereiten Sie ein (leeres) Email an simulator005@evolution-at-home.net vor
• Hängen Sie die Datei S005_RESULTS.txt als Anhang (Attachment) an das Email an (Wenn das nicht geht, können Sie notfalls den Inhalt dieser Datei auch in das Email hineinkopieren.)
• Prüfen Sie nocheinmal, ob die Simulatornummer in der Emailadresse und die Simulatornummer in der Ergebnisdatei übereinstimmen. Dann schicken Sie das Email ab.
• Sie sollten Ihre Ergebnisse aufheben, wenn Sie wollen, etwa der Reihe nach numeriert in einem anderen Ordner als dem Simulatorordner. Wenn es nämlich Probleme bei der Übertragung gibt, dann kann es sein, daß Sie kontaktiert werden und um ein erneutes Einschicken gebeten werden. Wenn Sie Ihre Ergebnisse personalisiert haben, dann können sie in den HighScores auf der englischsprachigen Site erkennen, wie viel von den Ergebnissen angekommen ist.
• Sobald ein Ergebnis eingeschickt wurde, darf es sich nicht mehr im gleichen Ordner befinden wie der Simulator! Das würde nur dazu führen, daß der Simulator das nächste Ergebnis an die alte Datei anhängt und die schon einmal eingeschickten Ergebnisse nochmals verschickt werden. Dies bringt niemandem etwas und erhöht auch nicht Ihre Punktzahl in den Highscores: Alle Duplikate werden nämlich letztendlich herausgefiltert.

8. Nun können sie sich ein neues run-file holen. Dabei brauchen Sie sich keine Sorgen über unnötige Doppelsimulationen zu machen: Sobald ein run-file oder einzelne Simulationen daraus oft genug berechnet wurden, wird es (oder der betreffende simulate-Befehl) aus dem Netz genommen. Sie können also nur richtige run-files herunterladen.

Sollten Ihnen irgendwelche Fehler oder Mängel an dem Simulator auffallen, die in der detaillierteren englischen Beschreibung (GeneralFAQ, S005FAQ, S005Problems) nicht genannt werden, so beschreiben Sie diese so präzise wie möglich in einer Email an bugs@evolution-at-home.net. Bitte sagen Sie nicht, daß Sie einen Simulator wollen, der sich Rechenaufträge automatisch aus dem Netz holt, die Ergebnisse selbstständig zurückschickt und eine ansprechende graphische Benutzeroberfläche bietet. Das wissen wir bereits.

Und nun viel Spaß mit evolution@home: Das Abendteuer hat begonnen.

©  by evolutionary-research, letzte Änderung 7 Oktober, 2002. Kontakt