Jak SETI@home wykorzystuje bezczynną moc komputera do wyszukiwania kosmitów

SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) to zakrojona na szeroką skalę inicjatywa naukowa wykorzystująca gigantyczne radioteleskopy. Anteny te działają jak odbiorniki satelitarne, skanując niebo w poszukiwaniu sygnałów radiowych. Cel jest prosty, ale jednocześnie przerażający. Naukowcy mają nadzieję złapać fale radiowe wyciekające z innych cywilizacji. A może mają nadzieję odkryć celową latarnię skierowaną specjalnie na Ziemię.

Logika tych poszukiwań opiera się na trzech niepewnych założeniach. Po pierwsze, zakładamy, że inteligentne życie istnieje gdzie indziej. W Drodze Mlecznej znajdują się miliardy słońc. We Wszechświecie są miliardy galaktyk. Jeśli życie mogło powstać tutaj, musi powstać wszędzie. Po drugie, zakładamy, że cywilizacje „przepływają” poprzez fale radiowe. Ludzie robili to na wczesnym etapie swojego rozwoju. Nadajemy radio AM i FM. Wysłaliśmy sygnały telewizyjne w przestrzeń kosmiczną. Nawet radary i łączność satelitarna promieniują w przestrzeń kosmiczną. Otwarcie bramy garażowej powoduje wyemitowanie w próżnię małego sygnału radiowego. Po trzecie, zakładamy, że bardziej zaawansowane istoty mogą próbować się z nami porozumieć. Ludzie też wysyłali wiadomości. Książka Carla Sagana Murmurs of Earth szczegółowo opisuje te wysiłki. Wysyłaliśmy audycje radiowe. Podłączyliśmy płyty gramofonowe do satelitów.

Jeśli te założenia są błędne, SETI jest stratą czasu. Jeśli są prawidłowe, wykrycie jest nieuchronne. Problemem jest skala. Musisz słuchać każdej częstotliwości w tym samym czasie. Telewizja, radary, satelity, otwieranie garaży. Jeden komputer nie jest w stanie udźwignąć takiego obciążenia. Musi odfiltrować hałas ze swojego umysłu. Wymaga to ogromnej mocy obliczeniowej.

SETI@home rozwiązało ten problem za pomocą sztuczki. Wykorzystuje czas bezczynności komputera. Większość wygaszaczy ekranu nic nie robi. Zużywają energię elektryczną, ale nie wykonują żadnych zadań. SETI@home to zmienia. Program jest instalowany jako wygaszacz ekranu. Gdy komputer jest bezczynny, na ekranie nie pojawia się nic zamiast ryb i latających tosterów. Zamiast tego następuje przetwarzanie danych. Program pobiera „jednostkę pracy” sygnałów radiowych. Wykonuje niezbędne obliczenia. Następnie przesyła wyniki z powrotem. Następnie ładuje następną partię.

Liczby są niesamowite. Jedna antena rejestruje dziennie 35 gigabajtów danych. Program dzieli tę objętość na 140 000 jednostek pracy. Przeciętny komputer domowy przetwarza jedną jednostkę w ciągu 30 godzin. Przetworzenie danych z jednego dnia wymaga 4,2 miliona godzin czasu obliczeniowego. Kupno takiego sprzętu jest zbyt drogie. Zakładanie cykli jałowych jest bezpłatne.

Aby dołączyć do poszukiwań, wystarczą trzy kroki. Najpierw pobierz oprogramowanie SETI@home. Plik jest mały, około 800 kilobajtów. Pobiera się szybko. Po drugie, zainstaluj go. Proces trwa około 30 sekund. Jest to niezwykle proste w przypadku narzędzi informatycznych. Po trzecie, dołącz do grupy HowStuffWorks. Odwiedź stronę wyświetlania zespołu i wprowadź identyfikator zespołu. Twój komputer zacznie działać. Możesz obserwować proces w czasie rzeczywistym.

Dlaczego przetwarzanie rozproszone jest ważne dla nauki

Główną innowacją nie jest tutaj sama nauka. To jest infrastruktura. SETI@home jest pionierem w dziedzinie przetwarzania rozproszonego do użytku cywilnego. Zamienił miliony komputerów osobistych w jeden superkomputer. Model ten umożliwia badaczom rozwiązywanie problemów wymagających większej mocy, niż może zakupić jakakolwiek pojedyncza instytucja.

Problem techniczny leży w przetwarzaniu sygnału. Radioteleskopy wychwytują szum tła. Gwiazdy emitują również fale radiowe. Galaktyki też. Aby odróżnić sygnał naturalny od technosygnatury, potrzebne są złożone algorytmy. Komputer sprawdza każdą częstotliwość pod kątem wzorców. Wzorce wskazujące na modulację lub inteligencję. Jednostki pracy izolują małe fragmenty danych. Każdy fragment jest niezależny. Upraszcza to przetwarzanie równoległe. Twój komputer działa w izolacji. Nie musi komunikować się z innymi komputerami. Wysyła tylko ostateczną odpowiedź do serwera.

Jak zoptymalizować swój wkład

Jeśli planujesz uruchomić program, ustawienia mają znaczenie. Domyślna konfiguracja równoważy wydajność i wygodę. Wstrzymuje przetwarzanie, jeśli przełączysz się na inny program. Zapobiega to opóźnieniom podczas pracy lub zabawy. Możesz jednak zmienić te ustawienia. Niektórzy użytkownicy priorytetowo traktują prędkość. Pozostawiają aktywny wygaszacz ekranu nawet podczas korzystania z myszy. Pozwala to na szybsze ukończenie jednostek pracy. Inni priorytetowo traktują żywotność baterii. Ograniczają przetwarzanie jedynie do okresu działania z sieci.

Same dane pochodzą z prawdziwych teleskopów. Projekty takie jak Allen Telescope Array zasilają ten przepływ. Skanują określone zakresy widma radiowego. Te zakresy są mniej hałaśliwe. Jest bardziej prawdopodobne, że zawierają sztuczne sygnały. Program odfiltrowuje zakłócenia. Wyszukuje sygnały wąskopasmowe. Źródła naturalne to zazwyczaj łącza szerokopasmowe. Sztuczny – skoncentrowany. Ta różnica pomaga zmniejszyć liczbę fałszywych alarmów.

Przyszłość nauki obywatelskiej

Projekt SETI@home udowodnił, że zwykli ludzie mogą wnieść wkład w duże badania naukowe. To zrodziło podobne projekty. Modelowanie klimatu. Zwijanie białek. Szukaj leków. Wszyscy korzystają z tego samego modelu rozproszonego. Oryginalna praca SETI jest kontynuowana, chociaż oprogramowanie ewoluowało. Obecna wersja działa jako usługa w tle. To już nie tylko wygaszacz ekranu. Lepiej integruje się z nowoczesnymi systemami operacyjnymi.

Poszukiwania inteligencji pozaziemskiej mają charakter spekulacyjny. Nie znaleźliśmy jeszcze sygnału. Cisza jest ogłuszająca. Ale infrastruktura jest gotowa. Miliony komputerów stoją na straży. Słuchają szumu statycznego. Czekają na wzór, którego nie powinno tam być. Kiedy już nadejdzie, będzie to prawdopodobnie subtelne. Plusk w hałasie. Rytm w chaosie. Twój bezczynny procesor może być pierwszym, który to zobaczy.