|
Домашние компьютеры для поиска инопланетян
|
|
|
|
В течение 21 года, с 1999 по 2020 год, миллионы людей по всему миру предоставляли ученым Калифорнийского университета в Беркли свои компьютеры для поиска признаков развитых цивилизаций в нашей галактике.
|
|
|
|
Проект, получивший название SETI@home, в честь проекта "Поиск внеземного разума" (SETI), привлек множество преданных поклонников, желающих принять участие в одном из самых популярных краудсорсинговых проектов на заре Интернета. Они загрузили программное обеспечение SETI@home на свои домашние компьютеры и позволили ему анализировать данные, записанные в ныне несуществующей обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико, чтобы обнаружить необычные радиосигналы из космоса.
|
|
|
|
В целом, по словам ученого—компьютерщика и соучредителя проекта Дэвида Андерсона, эти вычисления позволили обнаружить 12 миллиардов объектов - "мгновенных вспышек энергии определенной частоты, исходящих из определенной точки неба".
|
|
|
|
После 10 лет работы команда SETI@home завершила анализ этих обнаружений, отобрав из них около миллиона сигналов-кандидатов, а затем 100, которые заслуживают повторного изучения. С июля они направляют на эти цели китайский сферический телескоп с пятисотметровой апертурой, радиотелескоп FAST, в надежде снова увидеть сигналы.
|
|
|
|
Хотя данные FAST еще не проанализированы, Андерсон признает, что не ожидает найти сигнал от внеземной цивилизации. Но результаты проекта SETI@home, представленные в двух статьях, опубликованных в прошлом году в Astronomical Journal, дают уроки для будущих поисков и указывают на потенциальные недостатки в текущих поисках.
|
|
|
|
|
|
|
"Если мы не обнаружим ET, мы можем сказать, что установили новый уровень чувствительности. Если бы был сигнал выше определенной мощности, мы бы его обнаружили", - сказал он. "Некоторые из наших выводов заключаются в том, что проект сработал не совсем так, как мы ожидали. И у нас есть длинный список того, что мы могли бы сделать по-другому, и что будущие проекты по исследованию неба должны быть выполнены по-другому".
|
|
|
|
По словам астронома и директора проекта SETI@home Эрика Корпелы, поисковые запросы, подобные SETI@home, неизбежно обнаружат миллиарды возможных сигналов. Задача, стоящая перед исследователями, состоит в разработке алгоритмов для отсеивания ложных сигналов, вызванных шумом или радиопомехами, без устранения реальных маяков далекой цивилизации. Радиочастотные помехи, или RFI, исходят не только от спутников, вращающихся вокруг Земли и разбросанных по всей Солнечной системе, но и от радио- и телепередач и даже от микроволновых печей.
|
|
|
|
"Невозможно провести полное исследование каждого возможного сигнала, который вы обнаруживаете, потому что для этого по-прежнему требуется человек и глазные яблоки", - сказал он. "Мы должны лучше оценить то, что мы исключаем. Мы выплескиваем ребенка вместе с водой из ванны? Я не думаю, что мы знаем о большинстве поисковых систем SETI, и это действительно урок для поисковых систем SETI повсюду."
|
|
|
|
Андерсон и Корпела решили эту проблему, внедрив около 3000 ложных сигналов, называемых "птичками", в свой конвейер передачи данных, прежде чем прочесать его, чтобы устранить радиочастотные помехи и шумы. Они не обращали внимания на природу этих ложных сигналов и рассчитали их чувствительность, основываясь на мощности сигнала птиц, которых им удалось обнаружить.
|
|
|
|
Корпела отметил, что почти все поисковые системы сегодня предполагают, что цивилизация использует большую мощность в узком диапазоне частот, чтобы привлечь внимание других цивилизаций, а затем отправляет информацию или данные на смежной широкополосной частоте. По словам Корпелы, чтобы увеличить шансы быть обнаруженным, маяк должен находиться на частоте, на которой астрономы могли бы наблюдать Вселенную, — скорее всего, на радиоволне 21 сантиметр, которая используется для картографирования газообразного водорода в галактике.
|
|
|
|
"Этот мощный узкополосный радиомаяк было бы легко обнаружить. Затем, как только кто-то его обнаружит, он посвятит больше времени наблюдениям, чтобы попытаться найти сигналы вблизи него на частоте, которая может быть менее мощной и более широкой, и которые содержат информацию", - сказал Корпела.
|
|
|
|
"Если бы мы где-то увидели внеземной узкополосный сигнал, мы, вероятно, направили бы все доступные телескопы, радиотелескопы и оптические телескоп на эту точку неба, чтобы искать на всех частотах что-либо еще. До сих пор у нас этого не было. Если бы это было так, я думаю, мы бы все знали об этом".
|
|
|
|
Несмотря на неудачу с поиском инопланетян, удалось ли SETI@home добиться успеха?
|
|
|
|
"Я бы сказал, что все прошло намного, намного, намного лучше наших первоначальных ожиданий", - сказал Андерсон. "Когда мы разрабатывали SETI@home, мы пытались решить, стоит ли это делать, хватит ли у нас вычислительной мощности, чтобы действительно заняться новой наукой.Наши расчеты были основаны на привлечении 50 000 добровольцев. Довольно быстро у нас был миллион добровольцев. Это было довольно круто, и я хотел бы, чтобы это сообщество и весь мир знали, что мы действительно занимались наукой".
|
|
|
|
Когда Андерсон впервые начал работать над SETI@home в середине 1990-х, он преподавал информатику в Калифорнийском университете в Беркли и проводил исследования в области распределенных вычислений — разбивал большие и сложные задачи на части, с которыми могли справиться компьютеры меньшего размера. Это был обходной путь для людей, у которых не было доступа к суперкомпьютеру.
|
|
|
|
Выпускник факультета компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли и бывший студент Андерсона Дэвид Гедье предположил, что растущую сеть домашних компьютеров можно использовать с помощью распределенных вычислений для анализа сигналов от радиотелескопов в поисках необычных паттернов, создаваемых развитой цивилизацией, — того, что сегодня известно как техносигнатура.
|
|
|
|
Впоследствии Андерсон объединился с Корпелой и инженером-электриком и астрономом Дэном Вертхаймером из Калифорнийского университета в Беркли, и вместе они запустили SETI@home в 1999 году. В течение нескольких дней программное обеспечение скачали 200 000 человек из более чем 100 стран. Год спустя у него было 2 миллиона пользователей.
|
|
|
|
Данные были получены с 300-метрового радиотелескопа Аресибо. Запись велась пассивно, поскольку другие астрономы направляли радиотелескоп — на тот момент самый большой в мире — на различные участки неба для изучения. Эти так называемые комменсальные наблюдения оказались очень эффективными. В ходе проекта каждый участок неба, видимый из Пуэрто—Рико, — треть всего неба - наблюдался 12 или более раз, а некоторые участки наблюдались сотни или даже тысячи раз.
|
|
|
|
"Из Аресибо мы обследовали большинство звезд Млечного Пути, а это миллиарды и миллиарды", - сказал Андерсон.
|
|
|
|
"Мы, без сомнения, самый чувствительный специалист по узкополосному поиску больших участков неба, поэтому у нас были наилучшие шансы что-то обнаружить", - добавил Корпела. "Так что да, мы немного разочарованы тем, что ничего не увидели".
|
|
|
|
Большинство современных поисковых систем SETI, включая 10—летний проект Breakthrough Listen, представляют собой целенаправленный поиск, а не сканирование всего неба. То есть они ищут техносигнатуры конкретных близлежащих звезд или более отдаленных звезд, у которых, как было обнаружено, есть планеты. Используемые радиотелескопы, такие как телескоп Гринбанка в Западной Вирджинии и телескоп MeerKAT array в Южной Африке, по-прежнему способны обнаружить передатчик размером с Аресибо только относительно близко, по галактическим меркам.
|
|
|
|
"Чтобы исследовать большие расстояния, вам нужны телескопы большего размера и более продолжительное время наблюдения", - сказал Корпела. "Всегда лучше, если вы сможете управлять телескопом для вашего проекта. Мы не смогли контролировать работу телескопа".
|
|
Окончательный анализ
|
|
|
|
Программное обеспечение, разработанное Корпелой для SETI@home, получало радиоданные из Аресибо — частоту, интенсивность, положение на небе — и математически манипулировало ими в процессе, называемом дискретным преобразованием Фурье, которое разбивает частоты на небольшие группы. Поскольку Земля движется, как и любой вероятный источник сигнала, программное обеспечение проверило данные наблюдений на наличие частотных сдвигов, называемых доплеровским дрейфом.
|
|
|
|
"На самом деле нам пришлось рассмотреть целый ряд возможных скоростей дрейфа — десятки тысяч — просто для того, чтобы убедиться, что у нас есть все возможности", - сказал Андерсон. "Это увеличивает объем вычислительной мощности, который нам нужен, в 10 000 раз. Тот факт, что в нашем распоряжении был миллион домашних компьютеров, позволил нам это сделать. Ни один другой проект radio SETI не смог этого сделать."
|
|
|
|
Однако 12 миллиардов интересных сигналов, которые идентифицировали эти домашние компьютеры, нуждались в проверке, и Андерсон признает, что в первые годы существования SETI@home они не слишком задумывались о том, как это сделать.
|
|
|
|
"Примерно до 2016 года мы на самом деле не знали, что будем делать с полученными данными", - сказал Андерсон. "Мы не представляли, как провести всю вторую часть анализа".
|
|
|
|
Для отбора данных потребовался вычислительный кластер с большим объемом памяти, который был предоставлен Институтом гравитационной физики имени Макса Планка в Ганновере, Германия. Суперкомпьютер позволил Андерсону и Корпеле устранить радиочастотные помехи, сократив количество миллиардов обнаружений до пары миллионов потенциальных сигналов — "наборов обнаружений, которые поступают из более или менее одного и того же места в небе и с более или менее одинаковой частотой, но, возможно, многие из них разбросаны по времени,- сказал Андерсон.
|
|
|
|
После того, как они оценили их по степени вероятности соответствия действительности, тысячу лучших кандидатов пришлось просмотреть вручную. Корпела и Вертхаймер проанализировали кандидатов и сузили список примерно до 100. Они находятся под прицелом FAST, и каждая точка на небе фиксируется в течение примерно 15 минут. Площадь сбора FAST примерно в восемь раз превышает площадь Аресибо.
|
|
|
|
По словам Андерсона, окончательный анализ этих сигналов еще впереди, но "эти две статьи являются важными выводами SETI@home".
|
|
Возможен ли подобный краудсорсинговый проект SETI сегодня?
|
|
|
|
Корпела считает, что ответ положительный. Телескоп FAST уже проводит исследование комменсалов. Эти данные можно было бы разделить на фрагменты и предоставить гражданским ученым для анализа. Домашние компьютеры могли бы обрабатывать эти данные на платформе для добровольных вычислений под названием BOINC, которую Андерсон создал и продолжает развивать.
|
|
|
|
В настоящее время BOINC используется в нескольких краудсорсинговых компьютерных проектах, включая Rosetta@home, которая вычисляет, как белки сворачиваются в 3D; Einstein @home, который анализирует данные в поисках пульсаров; и LHC@home, который моделирует столкновения частиц на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа. Более быстрые компьютеры и более высокая скорость Интернета позволили бы анализировать гораздо большие объемы данных, чем это удавалось SETI@home, которая появилась в эпоху медленных модемов удаленного доступа, что затрудняло загрузку больших объемов данных.
|
|
|
|
"Я думаю, что поиск внеземного разума по-прежнему захватывает воображение людей", - сказал Корпела. "Я думаю, что вы все еще могли бы получить значительно большую вычислительную мощность, чем мы использовали для SETI@home, и обрабатывать больше данных благодаря более широкой пропускной способности Интернета. Самая большая проблема такого проекта в том, что для него требуется персонал, а персонал означает зарплату. Это не самый дешевый способ реализации SETI."
|
|
|
|
Когда-то в SETI@home работали шесть человек, но сейчас Корпела - единственный оплачиваемый сотрудник, и он почти вышел на пенсию. Но он рассматривает краудсорсинговые вычисления как возможность лучше анализировать радиоданные SETI, используя уроки SETI@home. Это могло бы включать в себя повторный просмотр всех данных SETI@home.
|
|
|
|
"В мире, где у меня были бы деньги, я бы провел правильный анализ, то есть исправил бы допущенные нами ошибки. И мы действительно допустили несколько ошибок. Это был осознанный выбор, потому что в 1999 году компьютеры были очень быстрыми", - сказал Корпела. "В этих данных все еще есть потенциал, который заложен в ET, и мы упустили его буквально на волосок".
|
|
|
|
Источник
|
