Резюме
- Linux популярен в науке благодаря ценностям открытого исходного кода, бесплатным лицензиям и совместимости с пользовательским программным обеспечением.
- История использования Unix и необходимость развертывания специального программного обеспечения делают Linux распространенным выбором в академических кругах и исследовательских лабораториях.
- Доступность научных приложений, гибкость и возможность работы на суперкомпьютерах укрепляют позиции Linux в научном мире.
Взгляните на любую научную лабораторию, и вы, возможно, заметите, что настольные компьютеры и ноутбуки, разбросанные по комнате, работают под управлением Linux. Почему Linux так популярен среди ученых? Вот несколько причин, почему.
Научные ценности Открытый исходный код
Научный мир ценит сотрудничество. Прочитайте любую статью в научном журнале, и вы часто обнаружите, что у статей несколько авторов. Исследователи часто сотрудничают по всему миру.
Ученые-академики гордятся своей готовностью делиться информацией как друг с другом, так и с более широким миром. Существует движение в сторону журналов открытого доступа (сотни из которых вы можете найти на DOAJ почти по каждой дисциплине) в противовес издательствам вроде Elsevier, которые взимают непомерную плату за доступ к научным журналам, в которых исследователи сообщают о своих открытиях.
Вероятно, именно поэтому Linux нашел пристанище в научном мире. Существует множество инструментов для исследователей, позволяющих им выполнять свои вычисления. GNU Octave — это готовая замена MATLAB. Существуют компиляторы для Fortran, C и C++, исторических источников научных вычислений. R и Python преобразуют статистические вычисления и способствуют росту науки о данных. Блокноты Jupyter популярны среди исследователей всех дисциплин для записи вычислений и совместной работы по всему миру.
Помимо очевидного внедрения в компьютерных науках, физические науки, такие как физика, перешли на Linux из-за большого разнообразия свободного и открытого программного обеспечения. ЦЕРН, известный Большим адронным коллайдером, а также Всемирной паутиной, ранее поддерживал целый дистрибутив в качестве базы для экспериментов по физике элементарных частиц, Scientific Linux, наряду с Fermilab.
Историческое использование Unix
Одной из причин, по которой Linux был так широко принят научным сообществом, когда он впервые появился в 90-х, является то, что Linux был в значительной степени вдохновлен оригинальным Unix, который был широко распространен в академической среде из-за низких лицензионных сборов AT&T для университетов. Поскольку Linux был похож на существующие системы Unix, было легко перейти с традиционного Unix на Linux.
Ученые привыкли к системам Unix на мэйнфреймах, мини-компьютерах и рабочих станциях в 70-х и 80-х годах. Linux предоставил исследователям возможность работать на недорогом оборудовании ПК. Было возможно создавать кластеры из обычных ПК для обработки чисел в экспериментах по очень низкой цене. Это сделало Linux более привлекательным для ученых. Несмотря на то, что на бумаге процессоры x86 были менее мощными, чем процессоры RISC, используемые в рабочих станциях и серверах Unix, они были намного дешевле. Кластеризация компенсировала меньшую мощность за счет грубой силы. Несколько ЦП могли быстро обрабатывать экспериментальные данные.
Раннее признание Linux в научном сообществе привело к тому, что ИТ-администраторы в крупных компаниях стали рассматривать его как альтернативу дорогим проприетарным серверам Unix и Windows.
Низкие или нулевые затраты на лицензирование
Одна из причин, по которой Linux так популярен в научном мире, заключается в том, что его установка практически ничего не стоит. Конечно, им приходится покупать оборудование, но программное обеспечение часто доступно бесплатно. Конечно, ученые могут подписывать контракты на поддержку от таких компаний, как Red Hat или Canonical, но часто проще и дешевле просто нанять аспиранта, который будет заботиться о системах.
Вы можете подумать, что у университетов и исследовательских лабораторий много денег, но они часто находятся под финансовым давлением, требующим сокращения расходов. Многие научные проекты зависят от грантов, и ученые должны тратить свои грантовые деньги с умом. Одна вещь, на которую они не хотят тратить деньги, — это лицензирование программного обеспечения. Когда вы выделяете небольшой кластер машин для проекта, и вы собираетесь снести его только после завершения эксперимента, не имеет особого смысла покупать лицензии Windows для всех машин. Лучше взять бесплатный дистрибутив ISO и установить Linux на эти машины вместо этого.
Возможность развертывания пользовательского программного обеспечения
Одна из причин, по которой Linux и другие Unix-подобные системы продолжают существовать, заключается в том, что они являются прекрасной средой для развертывания пользовательского программного обеспечения. Unix исторически разрабатывался «программистами для программистов». Философия текстовых файлов и перенаправления ввода/вывода Unix была призвана максимально упростить создание программ.
Другие инструменты упростили современное программирование. Произошел переход от традиционных компилируемых языков к интерпретируемым, таким как Python. Эти языки экономят время, избегая цикла компиляции. Они также автоматически управляют памятью, что означает меньше ошибок, которые могут привести к сбою программы. Если у вас есть только небольшое количество времени для анализа данных эксперимента, вы не хотите останавливаться, чтобы преследовать ошибки, вызванные какой-то ошибкой указателя. Ученые — это группа, которая не просто использует Linux как альтернативу Windows, но и в полной мере использует то, что он может предложить.
Также существует множество библиотек, которые ускоряют работу по развертыванию пользовательского приложения. Это означает, что исследователи, которые часто не имеют сильных знаний в области компьютерных наук, могут писать программы для взаимодействия с лабораторным оборудованием или выполнять статистические расчеты быстрее, чем если бы им пришлось вручную кодировать свои приложения с нуля. Благодаря доступности программного обеспечения с открытым исходным кодом они также могут взять ранее написанную программу и настроить ее под свои нужды.
Linux работает на суперкомпьютерах
Научные вычисления, такие как те, что требуются для физики высоких энергий, хорошо подходят для суперкомпьютеров. Эти огромные компьютеры, перемалывающие числа, работают под управлением Linux. Не «большинство суперкомпьютеров», а то, что все эти машины работают под управлением Linux. Согласно TOP500, базе данных 500 лучших суперкомпьютеров в мире, семейству ОС всех перечисленных машин, 100% из них работали под управлением Linux по состоянию на март 2025 года.
Почему Linux так популярен в суперкомпьютерах? Опять же, это может быть связано с популярностью Unix-подобных систем в научных вычислениях. Это естественным образом распространилось бы с настольных систем на более крупные компьютеры. Linux стал популярен для построения кластерных систем из дешевых ПК. Хотя суперкомпьютеры сложнее ПК, адаптировать Linux к суперкомпьютерам не так уж и сложно.
Гибкость Linux в программном обеспечении также помогает ему доминировать в области суперкомпьютеров. Как коммерческий поставщик, Microsoft адаптирует Windows к машине, которая в основном работает в пакетном режиме для вычислений, что будет намного сложнее. Это потребует большой координации между учеными и компанией. И это потребует доступа к исходному коду, что Microsoft делает только для избранного числа клиентов.
Суперкомпьютерные вычисления, вероятно, слишком отличаются от обычных бизнес-вычислений, для которых предназначены серверы Windows, чтобы было целесообразно создавать суперкомпьютерную версию Windows. Благодаря легкой доступности исходного кода разработчики могут адаптировать Linux для различных аппаратных платформ.
Легкий доступ к научным приложениям
Другая причина, по которой Linux популярен среди ученых, заключается в том, что он дает им инструменты для выполнения их работы. Ученые могут выполнять свои вычисления с помощью сложных систем компьютерной алгебры, таких как SageMath, SymPy или Maxima. Они могут разрабатывать приложения со всеми стандартными инструментами программирования, а также печатать книги и журнальные статьи в LaTeX.
Несмотря на то, что доступно множество бесплатных и открытых научных приложений, ученые все равно могут получить коммерческие программы, такие как MATLAB и Mathematica, для своей работы. Вероятно, популярность Linux среди ученых делает эти приложения доступными.
Научные пользователи также могут использовать обычные инструменты для своей работы. Они могут исследовать литературу через браузеры, такие как Firefox или Chrome, и выполнять простые вычисления в электронных таблицах, таких как LibreOffice Calc. Возможность запускать все эти инструменты на одной платформе в сочетании с привычностью парадигмы Unix для ученых, вероятно, является причиной того, что они будут по-прежнему лояльны к системе в течение многих лет.
Надежность, гибкость и низкая стоимость — вот почему Linux остается привлекательным для людей, которые хотят максимально эффективно использовать свои компьютеры, независимо от того, в какой области они работают. Linux продолжит находить все более серьезные применения, и ученые будут прокладывать путь.
