SETI@HOME co to właściwie jest, jak to działa i jak powstało

- autor: tsissput

Wstęp

Komputery, które na początku powstawały tylko dla wojska oraz dla dużych i bogatych firm miały za zadanie wykonywać duże obliczenia do prowadzonych badań. Jednak kiedy rozwój technologii pozwolił na znaczne zmniejszenie wielkości i cen komputerów, tak że stały się dostępne „dla każdego”, służyły one jednak w większości w biurach jako maszyny do pisania lub do wykonywania prostych czynności obliczeniowych oraz czasem do wysyłania i odbierania e-maili. Ci co mieli na tyle pieniędzy, że mogli sobie pozwolić na zakup komputera, używali ich do rozrywki jaką były gry. Jednak wraz z dalszym rozwojem technologii i zwiększoną dostępnością internetu powstały pomysły jak wykorzystać możliwości domowych komputerów i użyć dostępną technologię do pierwotnych celów jakimi były obliczenia. Tak powstały społecznościowe aplikacje do obliczeń rozproszonych.

Jak to się zaczęło?

Na uniwersytecie w Berkeley powstał projekt naukowy dotyczący poszukiwania pozaziemskiej inteligencji który nazwano SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). SETI jest to rozbudowany, wieloletni projekt naukowy, którego celem jest znalezienie kontaktu z pozaziemskimi cywilizacjami poprzez poszukiwanie sygnałów radiowych i świetlnych sztucznie wytworzonych, pochodzących z przestrzeni kosmicznej, które nie są wytworzone przez człowieka. Polega on na poszukiwaniu gwiazd, z których emitowane są sygnały wskazujące na istnienie tam inteligentnych form życia pozaziemskiego. SETI nie jest jednak trywialnym zadaniem. Galaktyka Drogi Mlecznej, w której znajduje się Słońce, ma średnicę ok. 100 000 lat świetlnych i zawiera ok. 200 mld gwiazd. Szukanie sygnałów pozaziemskich cywilizacji w całej galaktyce bez odpowiedniej selekcji mogłoby zająć setki lat.

Jednakże, cztery proste założenia pomagają zmniejszyć rozmiary tego zadania:

  1. Większość form życia w naszej galaktyce jest oparta na chemii węgla, podobnie jak to jest na Ziemi. Koncepcja ta jest dość dobrze uzasadniona naukowo, gdyż tylko węgiel z energetycznego punktu widzenia jest w stanie samorzutnie tworzyć wystarczająco złożone związki chemiczne.
  2. Niezbędna jest obecność wody w postaci ciekłej. Założenie to wynika z faktu, że tylko w środowisku wodnym możliwy jest złożony metabolizm niezbędny do utrzymania przemiany materii koniecznej dla istot ożywionych.
  3. Poszukiwania powinny być skoncentrowane na gwiazdach o podobnych parametrach do Słońca należących do ciągu głównego. Bardzo duże gwiazdy mają za krótkie czasy trwania, aby mogły wytworzyć trwałe systemy planetarne, z kolei bardzo małe generują za mało światła i ciepła do powstania życia opartego na chemii węgla.
  4. Cywilizacje pozaziemskie umyślnie wysyłają sygnały, aby SETI mogła je odnaleźć.

Około 10% gwiazd w Drodze Mlecznej ma parametry zbliżone do Słońca i tylko około 1000 z nich znajduje się w odległości mniejszej niż 100 lat świetlnych od Ziemi. Te gwiazdy są głównymi celami programu SETI. Jednakże, istnieje zawsze ryzyko, że powyższe założenia są częściowo błędne i dlatego program SETI obejmuje też wyrywkowe badanie innych obszarów kosmosu. Innym założeniem SETI jest to, iż poszukuje specjalnie wysyłanych sygnałów komunikacyjnych, które mają być zamierzoną próbą komunikacji, nie zaś szumu cywilizacyjnego, czyli wszystkich elektromagnetycznych sygnałów wytwarzanych przez teoretyczną cywilizację.

Większość obecnie działających projektów poszukiwania pozaziemskiej inteligencji, łącznie z tymi w Uniwersytecie w Berkeley, opiera się na dużych komputerach, które w czasie rzeczywistym analizują dane rejestrowane przez radioteleskopy. Żaden z tych komputerów nie jest w stanie przeszukiwać danych w poszukiwaniu słabych sygnałów. Dzieje się tak z powodu ograniczonej dostępnej mocy obliczeniowej. Aby wyłapać najsłabsze sygnały, niezbędna jest olbrzymia moc, którą mogłyby zapewnić najpotężniejsze superkomputery. Jednakże, na potrzeby projektów poszukiwania pozaziemskiej inteligencji organizacje zajmujące się nimi nie są w stanie zbudować ani kupić takich maszyn. W taki sposób powstał pomysł na stworzenie inny projektu, którego celem jest wykazanie przydatności i praktyczności „komputerów wolontariuszy” – rozproszonych komputerów na których zainstalowano aplikację umożliwiającą obliczenia wykonywane do osiągnięcia celów SETI. Tak też powstał projekt spinający oba cele, poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji oraz wykazanie przydatności i praktyczności użycia rozproszonych komputerów do stworzenia maszyny, która potrafi dorównać dużym komputerom w wielkich centrach obliczeniowych. Tak powstał projekt SETI@HOME. Dzisiaj można powiedzieć, że drugi z tych celów udało się osiągnąć całkowicie. A projekt, który powstał na jako, rozwiniecie oryginalnego SETI@home, jest wsparciem dla wielu projektów obliczeniowych w wielu dyscyplinach. Pierwszego z tych celów nie udało do tej pory – nie ma dowodów na sygnały na istnienie pozaziemskiej cywilizacji. Jednak projekt jest nadal kontynuowany i być może kiedyś uda się udowodnić, że istnieją oprócz nas inne inteligentne stworzenia we wszechświecie.

W jaki sposób odbywa się poszukiwanie sygnałów pochodzących od obcych cywilizacji?

Jak wiadomo, aby przeszukiwać sygnały pochodzące od obcych cywilizacji musimy posiadać jakieś informacje, które będziemy mogli poddać badaniu na obecność w nich konkretnych typów sygnałów. Dane podlegające badaniu pochodzą z radioteleskopu w Arecibo i są przesyłane do Berkeley. Tam odpowiednio dzielone są pobierane przez użytkowników i przeszukiwane przez aplikacje zainstalowane na domowych komputerach wolontariuszy uczestniczących w projekcie. Zanim jednak aplikacje wolontariuszy pobiorą dane do przetwarzania należy całą „górę” danych zarejestrowanych przez radioteleskop podzielić. Całe zadanie jest jednocześnie interesujące i skomplikowane. Danych do analizy jest tak wiele, że może się to nawet wydawać aż niemożliwe! Na szczęście dane do analizy można łatwo podzielić na małe pakiety, które można równolegle badać niezależnie od siebie. Żaden z tych pakietów nie jest przy tym zależny od żadnego innego. Co więcej, obszar nieba widziany przez radioteleskop jest ograniczony. W ciągu dwóch lat, cały widoczny przezeń obszar jest skanowany trzy razy. Mimo tego jeden dzień obserwacji wystarcza na zapełnienie mniej więcej jednej 35 GB taśmy DLT. W Berkeley, do którego docierają dane zwykłą pocztą, dane są dzielone na 250 kB fragmenty zwane jednostkami, które serwer SETI@home rozsyła przez internet do komputerów na całym świecie.

Pasmosah.png

SETI@home przegląda w poszukiwaniu sygnałów pasmo o szerokości 2,5 MHz, którego środek przypada na częstotliwość 1420 MHz. Pasmo takie jest zbyt szerokie, aby można było całe wysłać jednemu wolontariuszowi do przeanalizowania, zatem w Berkley dzielą je na 256 części, każda o szerokości 10 kHz. Zajmuje się tym program nazywany „splitterem”. Takie 10 kHz fragmenty mają już akceptowalny rozmiar. Aby rejestrować sygnały o częstotliwości sięgającej 10 kHz, należy nagrywać co najmniej 20000 bitów na sekundę (bps). 20 kHz jest w tym przypadku tak zwaną częstotliwością Nyquista. Do użytkowników wysyłane są 107 sekundowe pakiety 10 kHz (20kbps) danych. 100 s przemnożone przez 20000 bitów daje 2000000 bitów, czyli około 0,25 megabajta. Taki pakiet o wielkości 0,25 MB nazywany jest jednostką. Istnieje jeszcze potrzeba dołączenia pewnych dodatkowych danych opisujących jednostkę, tak że jej końcowy rozmiar wynosi ok 340 kB. Tak podzielne dane są dostępne dla użytkowników – wolontariuszy. A znajdujący się na ich komputerach program SETI@home łączy się z internetem tylko na czas przesyłania danych. Dzieje się to tylko wówczas, gdy wygaszacz ekranu zakończy analizowanie jednostki i zamierza odesłać wyniki obliczeń oraz pobrać kolejną jednostkę do obliczeń. Po stronie Berkeley duża baza danych zajmuje się śledzeniem wszystkich jednostek. Gdy przeanalizowane jednostki wracają, są one włączane do bazy danych i oznaczane jako „wykonane”. Każda jednostka wysyłana jest do wielu komputerów, aby upewnić się, że dane przetwarzane są prawidłowo. Nawet prawidłowo pracujący komputer może bowiem od czasu do czasu wprowadzić błąd do obliczeń.

Wojtek Nowak 80175

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: