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World Community Grid (WCG)
Devise : Technology solving problems (La technologie résout les problèmes)Création 16 novembre 2004[1] Type Projet de calcul distribué par ordinateur Langue(s) anglais, français, espagnol, japonais, chinois Membre(s) plus de 563 000 membres enregistrés[2] Affiliation(s) IBM Corporation[3] Site Web www.worldcommunitygrid.org Le projet World Community Grid (WCG), en partenariat avec IBM, propose de regrouper plusieurs projets de recherche scientifique au sein d'un même projet de calcul distribué, afin de principalement lutter contre plusieurs maladies humaines. Plus largement, WCG regroupe des projets ayant un fort intérêt humanitaire. Le but premier de WCG était de créer la plus grande grille de calcul publique au monde.
La plateforme logicielle utilisée est le logiciel BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), qui est actuellement disponible sur toutes les plate-formes (Windows, Linux, Mac OS X et FreeBSD).
Le logiciel utilise le temps de calcul inutilisé des ordinateurs à travers le monde. WCG a analysé différents aspects du génome humain, du VIH, de la dengue, de la dystrophie musculaire, du cancer, de la grippe, des rendements des cultures de riz à travers le monde et de l'énergie propre.
Sommaire
Historique
IBM et d'autres participants ont parrainé la recherche de Smallpox Research Grid Project afin d'accélérer la découverte d'un remède contre la variole[4]. L'étude de la variole a utilisé une grille de calcul distribuée massive afin d'analyser l'efficacité de certains composés contre la variole[5]. Le projet a permis aux scientifiques de cibler 35 millions de molécules médicamenteuses potentielles contre certaines protéines de la variole et d'identifier de bons candidats pour le développement de traitements contre la variole. Dans les premières 72 heures du projet, 100 000 résultats ont été retournés. À la fin, 44 traitements potentiels puissants ont été analysés[6]. Sur la base de cette réussite, IBM a annoncé le 16 novembre 2004 la création de World Community Grid dans le but de créer un environnement technique où d'autres recherches humanitaires pourrait être traitées[1],[5].
WCG initialement pris en charge sous Windows, en utilisant la propriété Grid MP (en) du logiciel de United Devices (en) qui a propulsé grid.org (en) dans le calcul distribué. La demande de support Linux a conduit à l'ajout en novembre 2005 de la technologie de grille de l'open source BOINC pour que des projets tels que Seti@home et climateprediction.net[7] soient désormais pris officiellement en charge sous Mac OS X et Linux[8].
Au 6 novembre 2009, WCG possédait plus de 486 000 comptes d'utilisateurs enregistrés et plus de 1,3 million d'appareils enregistrés. Au cours du projet, plus de 288 000 années de temps de calculs ont été effectués et plus de 345 000 000 unités de travail ont été accomplies[2].
Fonctionnement
Le World Community Grid met sa technologie à disposition des seules organisations publiques ou à but non lucratif pour qu'elles l'utilisent dans des recherches humanitaires qui, autrement, risqueraient de ne pas aboutir en raison du coup élevé de l'infrastructure informatique nécessaire en l'absence d'infrastructure publique. Cet organisme, dans le cadre de son engagement à faire progresser le bien-être de l'homme, s'est engagé à ce que tous les résultats soient versés au domaine public et transmis à la communauté scientifique mondiale. L'ONU est responsable de la sélection des projets. Le World Community Grid utilise le temps d'inactivité des ordinateurs connectés à Internet afin d'effectuer des calculs pour la recherche[9]. Les utilisateurs doivent installer un logiciel client : BOINC. Ce logiciel fonctionne en arrière-plan, en utilisant les ressources du système disponibles et inutilisés pour exécuter du travail pour WCG[9],[10]. Quand une unité de travail est terminée, le logiciel client le renvoie au WCG et télécharge une nouvelle unité de travail[11],[12]. Pour assurer la précision du résultat, les serveurs du WCG envoient plusieurs copies de chaque unité de travail[13]. Puis, lorsque les résultats sont reçus, ils sont collectés et confrontés entre eux[14],[15].
Les utilisateur peuvent choisir d'utiliser le rendu graphique de l'unité de travail en cours comme écran de veille.
Bien que de nombreuses grilles de calculs publiques telles que SETI@home et Folding@home sont consacrées à un seul projet, World Community Grid propose plusieurs projets humanitaires dans un cadre unique. Les utilisateurs sont inclus dans tous les projets par défaut, mais peuvent se retirer des projets comme bon leur semble[16].
Le World Community Grid est lancé pour la première fois sur le client Grid MP de United Devices. Après l'ajout du logiciel open source BOINC en 2005, le World Community Grid a finalement mis fin au client Grid MP et s'est rajouté sur la plate-forme BOINC en 2008[17].
Même si le WCG fait usage de logiciel client open source, les applications actuelles qui effectuent les calculs scientifiques ne peuvent pas l'être. Toutefois, plusieurs applications scientifiques sont disponibles sous licence libre, bien que la source n'est pas directement disponible à partir de WCG.
Problèmes potentiels
Parce que le logiciel de World Community Grid augmente l'utilisation du CPU en utilisant les temps de traitement non-utilisés, il est possible que le logiciel cause un comportement anormal sur les ordinateurs bénévoles. En dépit de la nature discrète du logiciel, une diminution des performances du système pourraient se produire. Une utilisation élevée du processeur pourrait aussi provoquer la surchauffe d'un ordinateur.
Le client BOINC évite cela en utilisant une variété de limites qui permettent de suspendre le calcul quand il n'y a pas suffisamment de ressources libres. Contrairement à d'autres projets BOINC, World Community Grid définit les valeurs par défaut BOINC conservatrices, ce qui rend le risque de dommages informatiques extrêmement faible. La puissance demandée par défaut pour le CPU est de 60%. Cela est assez schématisé ; par exemple, si l'utilisation est fixée à 60% il fonctionnera à 100% pendant 3 secondes, puis à 0% pendant 2 secondes, résultant une diminution moyenne d'utilisation du processeur[18].
Il existe un add-on au programme, TThrottle, qui résout le problème de surchauffe d'une manière différente. TThrottle limite l'utilisation d'un projet BOINC en mesurant la température du CPU et/ou du GPU et ajuste les temps de fonctionnement en conséquence. Il utilise aussi un temps plus court de commutation, de moins d'une seconde, ce qui entraîne une baisse de la température lors de celle-ci.
Statistiques et concurrence
Les contributions de chaque utilisateur sont enregistrées et ses statistiques de contribution sont accessibles au public[2]. En raison du fait que le temps de traitement de chaque unité de travail varie d'un ordinateur à l'autre, varie en fonction de la difficulté de l'unité de travail, de la vitesse de l'ordinateur et de la taille des ressources disponibles au ralenti, les contributions sont habituellement mesurés en points. Les points sont attribués pour chaque unité de travail en fonction de l'effort requis pour traiter cette unité de travail[19].
Après avoir terminé une unité de travail, le client BOINC demande le nombre de points qu'il estime mériter, basé sur le logiciel de référence. Depuis que plusieurs ordinateurs effectuent la même unité de travail pour assurer l'exactitude, les serveurs de World Community Grid doivent examiner les points réclamés par chacun de ces ordinateurs. Les serveurs doivent négliger les valeurs statistiques aberrantes, pour les autres valeurs, le nombre de points est attribué à chaque ordinateur a peu près selon leur demande[20],[21].
Dans la grille, les utilisateurs peuvent rejoindre des équipes qui ont été créés par des organisations, des groupes ou des individus. Les équipes engendrent un sentiment accru de l'identité communautaire et peuvent aussi inspirer la concurrence. Comme les équipes s'affrontent les unes contre les autres, plus de travail est effectué, ce qui est globalement bénéfique pour la grille[22].
Partenaire et Licence
Le World Community Grid reconnaît les entreprises et les organisation en tant que partenaires si elles favorisent le WCG au sein de leur entreprise ou organisation. Au 27 novembre 2010, le WCG avait 433 partenaires[23].
En outre, dans le cadre de son engagement à améliorer la santé humaine et le bien-être, les résultats de tous les calculs effectués dans le WCG sont envoyés dans le domaine public et mis à la disposition de la communauté scientifique[11].
À l'automne 2006, IBM a parrainé une campagne publicitaire sur papier et en ligne pour le WCG[24]. La campagne publicitaire papier est apparue dans Exceptional Parent, Ability Magazine, Forbes, The Wall Street Journal, The Economist et Fortune[25],[26].
Projets de WCG
Projets actifs
Computing for Clean Water
L'objectif du projet Calculs pour de l'eau potable est d'analyser en profondeur, à l'échelle moléculaire, les origines du flux d'eau à travers une nouvelle classe de matériaux filtrant. Cette analyse vise à favoriser le développement de filtres d'eau meilleur marché et plus efficaces. Le manque d'accès à de l'eau potable est l'un des plus grande défis de l'humanité pour de nombreuses zones des pays en voie de développement. Il est estimé que 1,2 milliard de personnes n'ont pas accès à de l'eau potable, et que 2,6 milliards bénéficient de peu ou pas d'assainissement[27],[28].
The Clean Energy Project - Phase 2
La mission du projet Energie propre est de trouver de nouveaux matériaux pour la prochaine génération de cellules solaires, puis d'appareils de stockage d'énergie. Les chercheurs veulent calculer les propriétés électroniques de centaines de milliers de matériaux organiques et identifier les candidats les plus prometteurs pour mettre au point une technologie énergétique solaire abordable. Pendant la phase 2 sont effectués des calculs de structures électroniques : pour obtenir des propriétés optiques, électroniques et physiques plus précises des matériaux solaires candidats, des calculs de mécanique quantique sont exécutés pour chaque candidat. Cette phase apportera également des données directes aux groupes menant les expériences afin de les aider à concevoir de meilleures cellules solaires[29],[30].
Help Cure Muscular Dystrophy - Phase 2
Le projet de la Lutte contre la dystrophie musculaire étudie les interactions entre plus de 2 200 protéines dont la structure est connue, en se concentrant sur celles jouant un rôle dans les maladies neuromusculaires. Les informations obtenues seront rassemblées dans une base de données pour aider les chercheurs à concevoir les molécules susceptibles d'inhiber ou de favoriser la liaison de molécules particulières. L'objectif est de pouvoir trouver des traitements contre les myopathies et d'autres pathologies neuromusculaires[31],[32].
Help Fight Childhood Cancer
L'objectif du projet Lutte contre le cancer infantile est de découvrir des médicaments capables de désactiver trois protéines associées au neuroblastome, l'une des tumeurs solides les plus fréquentes chez les enfants. L'identification de ces médicaments pourrait améliorer le traitement de la maladie grâce à une association avec un traitement de chimiothérapie[33],[34].
Help Conquer Cancer
La mission du projet Aider à vaincre le cancer est d'améliorer les résultats de la cristallographie aux rayons X des protéines, qui aide les chercheurs non seulement à annoter les parties inconnues du protéome humain, mais surtout leur permet de comprendre la naissance, la progression et le traitement du cancer[35],[36].
Human Proteome Folding - Phase 2
Le projet Repliement du protéome humain - Phase 2 reprend au point où s'était arrêtée la première phase. Les deux principaux objectifs de ce projet sont d'obtenir des structures de résolution supérieure pour certaines protéines humaines et certaines protéines pathogènes et d'explorer plus en avant les limites de la prévision des structures protéiques en continuant à développer la prévision de structures avec le logiciel Rosetta. Le projet répondra ainsi à deux impératifs parallèles très importants, l'un biologique et l'autre biophysique[37],[38].
FightAIDS@Home
Article principal : FightAIDS@Home.Le projet Lutte contre le SIDA étudie les moyens informatiques de concevoir de nouveaux médicaments anti-VIH à partir de la structure moléculaire. Il a été démontré à plusieurs reprises que la fonction d'une molécule était liée à sa forme tri-dimensionnelle. La cible de ce projet est la protéase du VIH, une machine moléculaire clé du virus qui, lorsqu'elle est bloquée, empêche le virus d'arriver à maturation. Ces bloquants, appelés "inhibiteurs de protéase", constituent un moyen d'empêcher le SIDA de se déclarer, ainsi que de prolonger la vie. Le laboratoire Olson utilise des méthodes informatiques pour identifier de nouveaux médicaments candidats ayant la forme et les caractéristiques chimiques appropriées pour bloquer la protéase du VIH. Cette approche générale est appelée "Structure-Based Drug Design"[39],[40].
Drug Search for Leishmaniasis
Le but du projet Recherchons un médicament contre la Leishmaniose est d'identifier les molécules potentielles qui pourraient être développées sous forme de traitements contre la leishmaniose. Des simulations sur ordinateur seront effectuées afin d'étudier les interactions entre des millions de composés chimiques et certaines protéines cibles. Cela aidera à trouver les composés les plus prometteurs qui pourront conduire à des traitements efficaces contre cette maladie[41].
Projets intermittents
Discovering Dengue Drugs - Together - Phase 2
La mission du projet Ensemble découvrons un médicament contre la dengue - Phase 2 est d'identifier des médicaments candidats prometteurs pour combattre les virus de la dengue, de l'hépatite C, du Nil occidental, de la fièvre jaune et d'autres virus liés. Il faut effectuer les calculs de criblage virtuel sur les structures nécessaires à l'identification de ces médicaments candidats. La phase 2 du projet est pensée pour réduire le nombre de prédictions de faux positifs (des impasses, donc) de la phase 1. La phase 2 prendra plusieurs occurrences prometteuses de la phase 1 et exécutera chacune d'elles via des simulations de dynamiques moléculaires à base de calculs, afin de calculer avec précision l'énergie libre Gibbs de liaison. Ces calculs permettront de prédire l'étroitesse de la liaison entre les molécules médicamenteuses et les protéases des différents flavivirus. La phase 2 donnera donc une liste d'occurrences nettement plus riche en vrais positifs[42],[43].
Influenza Antiviral Drug Search
L'objectif du projet Recherche d'antiviraux contre la grippe est de trouver de nouveaux médicaments pouvant arrêter la propagation d'une infection grippale dans le corps. La recherche porte en particulier sur les virus de la grippe devenus résistants aux médicaments et aux nouveaux virus qui apparaissent. L'identification des composés chimiques représentant les meilleurs candidats accélérera les efforts pour mettre au point des traitements utiles pour gérer les poussées saisonnières de la grippe, ainsi que des épidémies et même des pandémies à venir[44].
The Clean Energy Project
La mission du projet Énergie propre est de trouver de nouveaux matériaux pour la prochaine génération de cellules solaires, puis d'appareils de stockage d'énergie. Les chercheurs veulent calculer les propriétés électroniques de centaines de milliers de matériaux organiques et identifier les candidats les plus prometteurs pour mettre au point une technologie énergétique solaire abordable. Pendant la phase 1 ont été effectués des calculs de mécanismes moléculaires : lors de la première phase du projet, les calculs étaient destinés à comprendre comment des molécules candidates hypothétiques se regroupaient pour former un solide (cristal, film, polymère, etc.) et à prévoir si ce solide aurait les propriétés électroniques appropriées pour être utilisé dans des cellules solaires[29],[45].
Discovering Dengue Drugs - Together
La mission du projet Ensemble découvrons un médicament contre la dengue est d'identifier des médicaments candidats prometteurs pour combattre les virus de la dengue, de l'hépatite C, du Nil occidental, de la fièvre jaune et d'autres virus liés. Il faut effectuer les calculs de criblage virtuel sur les structures nécessaires à l'identification de ces pistes[42],[46].
Beta Testing
Les tests bêta sont proposés à tous ceux qui souhaitent aider le World Community Grid à tester les travaux des différents projets avant leur lancement officiel sur le World Community Grid.
Projets terminés
Nutritious Rice for the World
L'objectif du projet Nourrir le monde avec du riz est de prédire la structure des protéines des principales variétés de riz, afin d'aider les fermiers à cultiver des variétés de riz plus nutritives avec des rendements plus élevés, une résistance accrue aux maladies et aux parasites et utilisant la gamme complète de nutriments biodisponibles, en particulier dans les régions souffrant de famine, ce qui serait bénéfique pour l'humanité entière. Déterminer la structure des protéines est un processus difficile et coûteux. Il est cependant possible de prédire par la bioinformatique la structure d'une protéine à partir de sa séquence ADN. Le groupe Computational Biology Research de l'université de Washington a développé un logiciel dernier cri pour réaliser ces calculs. La difficulté réside dans le fait que le riz contient des milliers de protéines distinctes. Grâce à la collaboration avec des chercheurs agronomes et des fermiers, on espère améliorer à terme la qualité et le rendement global du riz[47],[48].
AfricanClimate@Home
La mission du projet AfricanClimate@Home est d'élaborer des modèles climatiques plus précis pour certaines régions d'Afrique. Ces modèles serviront de base pour mieux comprendre l'évolution future du climat afin de pouvoir mieux mettre en œuvre des mesures destinées à combattre les effets du changement climatique. La puissance de calcul du World Community Grid servira à comprendre et réduire l'incertitude actuelle de la simulation des processus climatiques en Afrique[49],[50].
Help Cure Muscular Dystrophy
Le projet de la Lutte contre la dystrophie musculaire étudie les interactions entre plus de 2 200 protéines dont la structure est connue, en se concentrant sur celles jouant un rôle dans les maladies neuromusculaires. Les informations obtenues seront rassemblées dans une base de données pour aider les chercheurs à concevoir les molécules susceptibles d'inhiber ou de favoriser la liaison de molécules particulières. L'objectif est de pouvoir trouver des traitements contre les myopathies et d'autres pathologies neuromusculaires[31],[51].
Genome Comparison
L'objectif principal du projet de Comparaison du génome est de réaliser pour la première fois une comparaison complète paire par paire entre toutes les prévisions de séquences génétiques, et d'obtenir des indices de similarité qui seront utilisés comme référentiel de référence destiné à la communauté des annoteurs, et qui constituera une ressource d'une valeur inestimable pour les biologistes. Le programme de similarité des séquences utilisé dans le projet de Comparaison du génome permet de trouver l'alignement local mathématiquement optimal entre des paires de séquences. Lorsque des chercheurs séquencent de nouveaux génomes d'autres organismes, ils pourront les ajouter à cette base de données et calculer les comparaisons, fournissant ainsi des informations neuves à la communauté scientifique[52],[53],[54].
Help Defeat Cancer
Le World Community Grid permettra aux composants du projet Aidez à vaincre le cancer les plus exigeants en puissance de traitement de s'exécuter à une vitesse optimale et par conséquent d'augmenter l'exactitude et la sensibilité des procédures de calculs des expressions et de reconnaissance des schémas. En tirant parti de la puissance de calcul du World Community Grid, les chercheurs pourront analyser un ensemble beaucoup plus vaste de spécimens tissulaires cancéreux et expérimenter avec un nombre beaucoup plus étendu de biomarqueurs et de colorations qu'ils ne pourraient le faire avec des ressources informatiques traditionnelles. À l'heure actuelle, seule une toute petite portion des biomarqueurs connus a été étudiée. L'objectif à long terme est de créer une bibliothèque de biomarqueurs et de leurs schémas d'expression afin qu'à l'avenir, les médecins puissent la consulter pour rendre des diagnostics et établir le traitement le plus efficace pour les patients atteints de cancer[55],[56].
Human Proteome Folding
Le projet Repliement du protéome humain doit fournir aux scientifiques les données permettant de prédire la forme d'un très grand nombre de protéines humaines. Ces prévisions donneront aux scientifiques les indices nécessaires pour identifier les fonctions biologiques de protéines spécifiques du corps humain. En comprenant la façon dont chaque protéine agit sur la santé, les scientifiques pourront développer de nouveaux traitements pour les maladies humaines telles que cancer, VIH/SIDA, SRAS et malaria[57].
Projets a venir
AfricanClimate@Home - Phase 2
La phase 1 du projet AfricanClimate@Home a pris fin en juillet 2008. Les scientifiques travaillant sur ce projet sont en train d'analyser les résultats pour préparer la phase 2 du projet[50].
Récapitulatif
État d'avancement Nom du projet Date de lancement (sous Windows) Date de fin de projet Phase Maladie Description Pays d'origine Projets actifs FightAIDS@Home 21 novembre 2005 novembre 2014[58] - SIDA, VIH Recherche sur les effets des inhibiteurs de protéases États-Unis Computing for Clean Water 20 septembre 2010 octobre 2012[58] - - recherche sur les origines du flux d'eau à travers une nouvelle classe de matériaux filtrants Chine Clean Energy Project 8 novembre 2010 novembre 2013[58] 2 - recherche sur les énergies propres États-Unis Human Proteome Folding Project 23 juin 2006 novembre 2014[58] 2 Malaria, Diabète, Nanisme harmonieux, Paludisme, Ostéoporose, Maladie de Creutzfeldt-Jakob, Cardiomyopathie dilatée, Cancer, Acromégalie Recherche sur les chaînes de protéines humaines États-Unis Help Conquer Cancer 1er novembre 2007 début janvier 2012[58] - Cancer, Cancer du poumon, Cancer de l'ovaire, Cancer de la prostate Recherche sur les protéines par la méthode de diffractométrie de rayons X Canada Help Fight Childhood Cancer 16 mars 2009 fin janvier 2012[58] - Neuroblastome Recherche sur les 3 protéines responsables du neuroblastome Japon Help Cure Muscular Dystrophy 12 mai 2009 mai 2012[58],[59] 2 Dystrophie musculaire, Myopathie de Duchenne, Maladie neuromusculaire Recherche sur le rôle des neurotransmetteurs France Discovering Dengue Drugs - Together 17 février 2010 suspendu 2 Dengue, Hépatite C, Fièvre jaune, Virus du Nil occidental Recherche d'un traitement contre les virus de la famille des Flaviviridae États-Unis Drug Search for Leishmaniasis 31 aout 2011 septembre 2014[58] - Leishmaniose Recherche de composés chimiques efficace contre la leishmaniose Colombie Projets terminés Human Proteome Folding Project 16 novembre 2004 18 juillet 2006 1 Malaria, Diabète, Nanisme harmonieux, Paludisme, Ostéoporose, Maladie de Creutzfeldt-Jakob, Cardiomyopathie dilatée, Cancer, Acromégalie Recherche sur le génome humain États-Unis Help Defeat Cancer 20 juillet 2006 avril 2007 - Cancer Recherche sur les matrices tissulaires États-Unis Fiocruz Genome Comparison Project 21 novembre 2006 21 juillet 2007 - - Comparaison des génomes de différentes espèces vivantes pour en trouver les similitudes Brésil Help Cure Muscular Dystrophy 19 décembre 2006 11 juin 2007 1 Dystrophie musculaire, Myopathie de Duchenne, Maladie neuromusculaire Recherche sur le rôle des interactions protéine-protéine France Discovering Dengue Drugs - Together 21 août 2007 11 août 2009 1 Dengue, Hépatite C, Fièvre jaune, Virus du Nil occidental Recherche d'un traitement contre les virus de la famille des Flaviviridae États-Unis Clean Energy Project 5 décembre 2008 13 octobre 2009 1 - recherche sur les énergies propres États-Unis Influenza Antiviral Drug Search 5 mai 2009 22 octobre 2009 - Grippe recherche d'un traitement antiviral au virus de la grippe États-Unis Nutritious Rice for the World 12 mai 2008 6 avril 2010 - Malnutrition Recherche de méthodes de lutte contre la famine par de développement de la riziculture États-Unis AfricanClimate@Home 3 septembre 2007 juillet 2008 1 - Recherche de solutions pour développer des modèles spécifiques aux climats africains Afrique du Sud Projets à venir AfricanClimate@Home - - 2 - Recherche de solutions pour développer des modèles spécifiques aux climats africains Afrique du Sud Notes et références
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- (en)(fr)Nouvelles & mises à jour, World Community Grid. Consulté le 2010-11-27
- (en)(fr)Informations et presse Ad #1, News & Media, World Community Grid. Consulté le 2010-11-27
- (en)(fr)Informations et presse Ad #2, News & Media, World Community Grid. Consulté le 2010-11-27
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- Help Defeat Cancer, World Community Grid. Consulté le 2010-12-04
- Human Proteome Folding, World Community Grid. Consulté le 2010-12-04
- Dates hypothétiques de fin de projets, Alliance francophone. Consulté le 2011-08-06
- http://graal.ens-lyon.fr/~nbard/WCGStats/
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « World Community Grid » (voir la liste des auteurs)
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- (fr) Site officiel de World Community Grid
- (en) Site officiel de BOINC
- (fr) Catégorie Calcul Parallèle de l’annuaire dmoz
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