Astropulse - Astropulse

Astropulse
SETI@home Astropulse Screensaver.JPG
Pillanatkép a BOINC SETI@home Astropulse képernyővédőről.
Fejlesztő (k) Kaliforniai Egyetem, Berkeley
Első kiadás 2008. július (nyilvános megjelenés)
Felület Többplatformos
Elérhető angol
típus Önkéntes számítástechnika
Engedély GNU GPL
Weboldal setiathome.ssl.berkeley.edu

Az Astropulse egy elosztott számítástechnikai projekt, amely önkénteseket használ szerte a világon, hogy fel nem használt számítási erejét az elsődleges fekete lyukak , pulzusok és földönkívüli intelligencia (ETI) keresésére használja fel . Az önkéntes erőforrásokat a Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) platformon keresztül hasznosítják . 1999 -ben az Űrtudományi Laboratórium elindította a SETI@home -t , amely tömegesen párhuzamos számításokra támaszkodik az egész világon szétszórt asztali számítógépeken. A SETI@home az Arecibo rádióteleszkóp rögzített adatait használja fel, és keskeny sávszélességű rádiójeleket keres az űrből, jelezve a földönkívüli technológia jelenlétét. Hamar felismerték, hogy ugyanezeket az adatokat más, a csillagászat és a fizika közösség számára értékes jelekre is le lehet vizsgálni.

Fejlődés

Körülbelül 6 évig az Astropulse egy kísérleti béta tesztelési fázisban létezett, amely nem volt elérhető az általános közösség számára. 2008 júliusában az Astropulse -t integrálták a SETI@home -ba, így a SETI -résztvevők hatalmas hálózata is hozzájárulhat más értékes csillagászati ​​jelek kereséséhez. Az Astropulse is hozzájárul az ET kereséséhez: először is a projekt támogatói úgy vélik, hogy más típusú ET -jelet azonosíthat, amelyet az eredeti SETI@Home algoritmus nem azonosított; másodszor, a támogatók úgy vélik, hogy további támogatást teremthet a SETI számára azáltal, hogy a keresési projekt második lehetséges konkrét eredményét biztosítja.

Az Astropulse végső fejlesztése két részből álló törekvés volt. Az első lépés az Astropulse C ++ mag befejezése volt , amely sikeresen képes azonosítani a célimpulzust . A program befejezése után a csapat létrehozott egy próba -adathalmazt, amely rejtett impulzust tartalmazott, amelyet a befejezett program sikeresen talált, így megerősítve az Astropulse mag azon képességét, hogy sikeresen azonosítsa a célimpulzusokat. 2008 júliusa óta a kutatás a béta verzió finomításainak sorozatára összpontosított, amelyeket ezután a SETI résztvevőinek teljes univerzumába vezetnek be. Programozási szinten a fejlesztők először arra törekednek, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az új verziók kompatibilisek a különböző platformokkal, majd ezt követően a finomított verziót a nagyobb sebességre optimalizálják. 2009. áprilisától az Astropulse az 5.05 béta verziót teszteli.

A projekt jövője a SETI@home finanszírozásától függ.

A BOINC ötlete az, hogy a nagy adatblokkokat kisebb egységekre osztja (osztja fel), amelyek mindegyike elosztható az egyes résztvevő munkaállomásokon. Ebből a célból a projekt ezt követően elkezdte beágyazni az Astropulse magját a SETI béta kliensbe, és elkezdte a valódi adatokat Astropulse munkaegységekre bontva szétosztani egy bétatesztelő csapatnak. A kihívás annak biztosítása volt, hogy az Astropulse mag zökkenőmentesen működjön az operációs rendszerek széles skáláján. A jelenlegi kutatás olyan algoritmus -finomítások végrehajtására összpontosít, amelyek kiküszöbölik vagy csökkentik a hamis pozitív eredményeket.

Tudományos kutatás

Az Astropulse keres egyes impulzusokat és rendszeresen ismétlődő impulzusokat. Ez a kísérlet a SETI új stratégiáját képviseli, a mikroszekundumos időskála impulzusokat tételezve fel, szemben a hosszabb impulzusokkal vagy keskeny sávú jelekkel. Felfedezhetnek pulzárokat és robbanó ősi fekete lyukakat is , amelyek rövid szélessávú impulzusokat bocsátanak ki. A mag Astropulse algoritmus elsődleges célja az Astropulse által keresett mikroszekundumos rádióimpulzusok koherens diszperziója . Diszperziós jel fordul elő, mint az impulzus áthalad a csillagközi médium (ISM) plazma, mert a nagyfrekvenciás sugárzással megy valamivel gyorsabb, mint az alsó frekvencia sugárzás. Így a jel szórva érkezik a rádióteleszkópba, attól függően, hogy az ISM plazma mennyi a Föld és az impulzusforrás között. A dediszperzió számításigényes, így alkalmas az elosztott számítási modellre.

Az Astropulse a SETI@home elosztott számítási teljesítményét használja ki, és számítási alfeladatokat delegál önkéntesek százezreinek számítógépeire, hogy előnyöket szerezzen az érzékenységben és az időfelbontásban a korábbi felmérésekhez képest. A szélessávú impulzusokat " csiripelné " a csillagközi közeg áthaladása; vagyis a magas frekvenciák korábban érkeznének, az alacsonyabbak pedig később. Így a szélessávú frekvenciatartalmú impulzusok esetében a diszperzió a jel földönkívüli eredetére utal. Az Astropulse impulzusokat keres, diszperziós mértékekkel50  db /cm 3 -ig800 db/cm −3 (csipogási arány7000  Hz -ig400 Hz / mikroszekundum), lehetővé téve a források észlelését a Tejút szinte bárhol .

A projekt támogatói úgy vélik, hogy az Astropulse vagy felderíti a robbanó fekete lyukakat, vagy maximális arányt állapít meg 5 × 10 −14  pc −3 év −1 , ami 10 4 -szer jobb, mint bármely korábbi felmérés.

Kihívások

Bármely rádiócsillagászati ​​projekt szembesül az interferenciából eredő problémákkal, és a kihívások különösen nagyok, ha a céljelek gyengék vagy átmeneti időtartamúak. A rendszeresen előforduló és ismert időtartamú katonai radarzaj „eloltható” a rádióteleszkóp forrásánál. A szakirodalomban számos technikát fedeztek fel olyan algoritmusok kifejlesztésére, amelyek észlelik és figyelembe veszik az ilyen módon kiüríthető radarforrásokat.

Eredmények

Lásd még: A SETI@home projekt tudományos eredményei

Az Astropulse 2008. július közepén kezdte el a számítást. 2009 januárjától az eredményeket többféleképpen is felhasználták. A fejlesztő személyzet önkéntesek segítségével segített biztosítani, hogy az ügyfél hatékonyan működjön az operációs rendszerek széles skáláján. A kódot finomították és optimalizálták, hogy csökkentsék a számítási időt a helyi munkaállomáson. Az eredményeket úgy elemezték, hogy az algoritmusokat úgy lehessen beállítani, hogy csökkentsék az interferenciából vagy véletlenszerű háttérzajból eredő hamis pozitív eredményeket. A mai napig nem találtunk céljelet.

Potenciális pulzusleletek

Fő cikk: Csillagászati ​​rádióforrás

Az Astropulse egyik célja, hogy észlelje a feltételezett mini fekete lyukakat, amelyek esetleg elpárolognak a " Hawking -sugárzás " miatt. Az ilyen mini fekete lyukak feltételezhetően az ősrobbanás idején jöttek létre, ellentétben a jelenleg ismert fekete lyukakkal. Az Astropulse projekt azt reméli, hogy ez a párolgás rádióhullámokat hoz létre, amelyeket az Astropulse képes érzékelni. A párolgás nem hozna létre közvetlenül rádióhullámokat. Ehelyett egyre növekvő tűzgolyót hozna létre nagy energiájú gamma-sugarakból és részecskékből. Ez a tűzgolyó kölcsönhatásba lépne a környező mágneses mezővel, kilökné azt és rádióhullámokat generálna.

Forgó rádió tranziens (RRATs) olyan típusú neutroncsillagok felfedezett 2006-ban egy csapat által vezetett Maura McLaughlin a Jodrell Bank Obszervatórium a University of Manchester az Egyesült Királyságban. Úgy gondolják, hogy az RRAT -ok olyan rádiókibocsátást okoznak, amelyet átmeneti jellegük miatt nagyon nehéz megtalálni. A korai erőfeszítések napi egy másodpercnél rövidebb idő alatt képesek voltak észlelni a rádiókibocsátásokat (néha RRAT villanásoknak is nevezik őket ), és hasonlóan más, egysorozatú jelekhez, nagy gondot kell fordítani arra, hogy megkülönböztessük őket a földi rádió interferenciától. Az elosztó számítástechnika és az Astropulse algoritmus tehát alkalmas lehet az RRAT -ok további észlelésére.

Látható extragalaktikus eredetű impulzusokat figyeltek meg az archivált adatokban. Azt javasolják, hogy naponta több száz hasonló esemény fordulhat elő, és ha észlelik, kozmológiai szondák lehetnek. Az olyan rádiós pulzusmérések, mint az Astropulse-SETI@home, azon kevés lehetőségek egyike, amelyek lehetővé teszik a rádió égboltjának figyelését az ezredmásodperces időtartamú, impulzusos sorozatszerű eseményekre. A megfigyelt jelenség elszigetelt jellege miatt a forrás jellege továbbra is spekulatív. A lehetőségek közé tartozik a fekete lyuk- neutron csillag ütközés, a neutron csillag-neutron csillag ütközés, a fekete lyuk-fekete lyuk ütközés, vagy valami még nem vett jelenség.

2010 -ben azonban új jelentés érkezett a Parkes -távcső 16 hasonló impulzusáról, amelyek egyértelműen földi eredetűek voltak.

A SETI@home korábbi keresései földönkívüli kommunikációt kerestek keskeny sávú jelek formájában, hasonlóan a saját rádióállomásainkhoz. Az Astropulse projekt azzal érvel, hogy mivel semmit sem tudunk arról, hogyan kommunikálhat az ET, ez kissé zárkózott lehet. Így az Astropulse felmérés úgy tekinthető, mint a szűk sávú SETI@home felmérés kiegészítése, mint a fizikai jelenségek keresésének mellékterméke.

A világűrből származó rádiófrekvenciás sugárzást először Karl G. Jansky (1905–1950) fedezte fel , aki rádiómérnökként dolgozott a Bell Telephone Laboratories -ban, és a Bell Laboratories zivatarok rádiófrekvenciás interferenciáját tanulmányozta. Talált "... ismeretlen eredetű állandó sziszegő típusú statikát", amely végül arra a következtetésre jutott, hogy földönkívüli eredetű. Rádiócsillagászok egyaránt felfedeztek pulzárokat (forgó neutroncsillagokat) és kvazárokat (rendkívül távoli galaxisok sűrű központi magjai). 2003 -ban a Parkes rádióteleszkópot használó csillagászok felfedeztek két egymás körül keringő pulzárt, az első ilyen rendszert. Dr. Joseph Lazio, az NRL csillagászának kifejtette, hogy nemrégiben felfedeztek egy erőteljesen robbanó rádióforrást: "Elképesztő módon, bár az ég tele van átmeneti tárgyakkal, amelyek X- és gamma-sugárzási hullámhosszon bocsátanak ki, nagyon keveset tettek annak érdekében, hogy keressen rádiófrekvenciákat, amelyeket a csillagászati ​​objektumok gyakran könnyebben állítanak elő. " A koherens dediszperziós algoritmusok és a SETI hálózat által biztosított számítási teljesítmény használata korábban felfedezetlen jelenségek felfedezéséhez vezethet.

Csillagászat az iskolákban

Az Astropulse és idősebb partnere, a SETI@home konkrét módszert kínál a középiskolai természettudományos tanárok számára, hogy bevonják diákjaikat a csillagászatba és a számítástechnikába. Számos iskola tart fenn elosztott számítástechnikai osztályprojekteket.

Hivatkozások

Külső linkek

Kapcsolódó webhelyek

Tanároknak és diákoknak