May. 29th, 2017

paroh: (Default)
[personal profile] paroh
Если инопланетяне там, они отлично прячутся.

Шесть часов в день, семь дней в неделю, в течение четырех месяцев подряд. Вот как долго радиоастроном Фрэнк Д. Дрейк наводил 26-метровый телескоп в исследовательском центре национальной радиоастрономической обсерватории (НРАО) в Грин Банк, Западная Вирджиния, на небо, ища признаки разумной жизни за пределами Земли. Он назвал свои усилия проектом Озма в честь королевы Оз из знаменитой детской книжной серии Л. Фрэнка Баума.

В период с апреля по июль 1960 года Дрейк записал около 150 часов ленты, покрытой радиошумом. Хотя в этих записях не было никаких значимых закодированных сигналов или шаблонов, Дрейк все же заработал себе место в истории для выполнения того, что станет первым научным поиском внеземного разума в современную эпоху.

С тех пор исследовательские организации по всему миру провели почти 100 экспериментов SETI (поиск внеземного интеллекта). Даже NASA включилось в охоту, работая с институтом SETI в период с 1988 по 1993 год, когда сенатор Ричард Брайан (демократ из Невады) внес поправку, которая сократила государственное финансирование программы.

«Сенаторы посмотрели на эту позицию и сказали: «Эй, подождите минутку, мы платим, чтобы искать маленьких зеленых человечков? »- объяснил Стив Крофт, помощник астронома проекта в Исследовательском центре UC Berkeley SETI и исследователь с проекта «Прорывное прослушивание». «Это своего рода фактор смеха, который всегда сопутствовал».

Но поскольку следующее поколение телескопов входит в эксплуатацию, например, на предстоящем космическом телескопе Webb или специализированном охотнике за планетами телескопе Кеплер, научное сообщество начинает воодушевляться идеей SETI как не только действующей научной дисциплиной, но и весьма важной. «Я думаю, что люди приходят к идее, что SETI как научная работа - это то, что стоит преследовать", - добавил Крофт. "Особенно, «когда мы можем ответить или попытаться ответить на научный вопрос, одни ли мы во вселенной?»

Институт SETI в Калифорнии пытается это сделать. 33-летняя организация, образованная в 1984 году с миссией понимания истоков и природы жизни во Вселенной. В нем работают 120 сотрудников, 75 из которых являются исследователями уровня PhD и проводят исследования среди 22-х областей исследования по семи направлениям исследований: астрономия и астрофизика, геофизика, экзопланеты и разведка, экзобиология и SETI.

Для своих усилий SETI Институт опирается на радио и оптические телескопы. С радио стороны институт использует свой Allen Telescope Array (ATA), установку с 42 тарелками, расположенную в радиологической обсерватории Хат Крик, примерно в 300 милях к северо-востоку от Сан-Франциско. Он может сканировать четыре октавы радиочастоты и ежедневно генерирует около 55 терабайт данных. В отличие от обычных радиотелескопов, используемых для радиоастрономии, ATA сканирует более широкий диапазон радиочастотного спектра, хотя и с меньшей чувствительностью.

Группа также работает с Полом Горовицем, физиком и инженером-электриком в Гарварде, чтобы разработать «все небо постоянно, оптические системы съемки SETI», где ATA будет выполнять широкие исследования неба, в то время как другие, более чувствительные телескопы - как Lick - будут следить за более целенаправленными исследованиями, охватывающими меньшую часть неба.

Для своих оптических съемок институт разделяет свое время между обсерваторией Лик калифорнийского университета Беркли и телескопом Гарварда Айстак. В частности, эти телескопы ищут лазерные излучения. Они могут быть из любого количества чужеродных источников, включая коммуникационные массивы, испытания оружия или транспорт (привет, лазерные паруса). «Но в любом случае монохроматический высокоинтенсивный высокоинтегрированный когерентный луч света будет довольно показательным признаком технологии, которую можно было бы увидеть очень далеко», - пояснил генеральный директор Института SETI Билл Даймонд.

Однако как радио, так и оптические приборы имеют заметные ограничения. "Хотя человечество теоретически способно выпалить лазерным лучом в космос, который в 10 000 раз сильнее Солнца",- продолжил Даймонд: «На Земле нет прибора, который мог бы обнаружить планету с подобной Земле утечкой электромагнитного излучения." Эта утечка относится к общей эмиссии радиосигналов, которые цивилизация выделяет своими различными технологиями, а не мощными целенаправленными сигналами, намеренно предназначенными для привлечения внимания другой планеты. И хотя использование перекрывающихся технологий, как в случае сотрудничества SETI Institute-Horowitz, может повысить наши относительные возможности, это все еще недостаточно для перехвата сложных коммуникаций, которые опираются, скажем, на широкополосные несущие сигналы.

«Мы не хотим делать слишком много предположений о сигналах, которые может посылать внеземная цивилизация», - сказал Крофт. «Это может быть не просто тон. Вы знаете, что передача, которая представляет собой единую частоту, будет иметь дрейфующий тон, потому что она находится на планете вокруг звезды». Кто знает, возможно, Фрэнк Дрейк нашел инопланетное сообщение в этом радиостатическом, но закодированное таким образом, что исследователи еще не смогли идентифицировать и расшифровать. «Они могут посылать какие-то сложные данные, мы, как люди, осуществляем все виды сложных передач", - заключил Крофт.

Эта технологическая стена отвратила исследователей SETI, чтобы искать более эффективные средства прочесывания галактики. В случае проекта Berkeley Breakthrough Listen, в котором участвует 10-летний грант на финансирование в размере 100 миллионов долларов от российского предпринимателя Юрия Милнера и физика Стивена Хокинга. Эти деньги будут использованы для покупки времени на двух самых мощных в мире телескопах (Green Bank в Западной Вирджинии и Parkes в Австралии).

«Мы с телескопами находимся в такой позиции, что мы сможем обнаружить передачи на уровне, подобном тому, что мы сами, как люди генерируем", - сказал Крофт. «На данный момент мы как бы полагаемся на то, что если цивилизации там, то они передают на более высокой мощности, чем мы, но мы не очень далеки от того, чтобы обнаружить эмиссии, похожие на человеческие». Надеюсь, как только Массив Квадратного Километра запустят в эксплуатацию в Австралии и в Южной Африке, это действительно произойдет.

За последние 18 месяцев инициатива «Прорывное прослушивание» также объединилась с проектом SETI@Home, которым управляет команда из Калифорнийского университета в Беркли, для обработки части данных, создаваемых каждый день. SETI@Home запущен в 1999 году как средство распределения вычислительной нагрузки, которая анализирует десятки терабайт данных радиосигнала, создаваемого телескопом Arecibo, на сотни тысяч персональных настольных компьютеров. «На самом деле Беркли и институт SETI имеют долгую историю", - сказал Даймонд. «Беркли был связан с нами в самые ранние дни разработки Allen Telescope Array, поэтому мы возвращаемся в старые времена».

В настоящее время в программе насчитывается около 150 000 добровольцев (по сравнению с пиком в 1,5 миллиона пользователей) и «мы снова возвращаемся к нашей проблеме, поскольку телескоп может генерировать гораздо больше данных, чем мы можем анализировать с лучшей чувствительностью», - сказал д-р Эрик Корпела, руководитель проекта SETI@Home.

Инициатива прорывного прослушивания имеет «конвейер», который делит спектр 1 ГГц на 3-х герцовые каналы (всего 330 миллионов), которые сканируются на потенциальные сигналы. Вы хотите, чтобы каналы были как можно более узкими, чтобы максимизировать чувствительность, однако, как и Земля, и любая экзопланета, на которую телескоп смотрит через свои соответствующие солнечные системы, сигналы имеют тенденцию «дрейфовать» по частоте. «Вы хотите использовать компьютерную мощность для исправления этого движения», - объяснил Корпела, хотя этот процесс невероятно интенсивен. Но это именно то, что пытается сделать SETI@Home.

Однако даже с миллионами незанятых ядер процессора в распоряжении SETI@Home, анализ всех этих данных все еще медленный. На его добровольцев приходится лишь 2 процента аналитической силы инициативы "прорывное прослушивание". В программе просто не хватает добровольцев, чтобы не отставать от потока. И тот факт, что многие люди оставили свои настольные компьютеры ради мобильных устройств тоже не помогает.

«Это проблема, о которой мы беспокоимся", - признал Корпела. «У нас есть приложение для Android. Процессоры, которые находятся в обычном телефоне прямо сейчас, не сопоставимы с тем, что на большинстве настольных компьютеров, но они, безусловно, лучше, чем процессор 1999-го года». Приложение в настоящее время работает на 22 000 мобильных мобильных устройствах, или около 15 процентов от общего числа. Тем не менее, эти устройства вносят только 2,3 TFLOP/s обработки, 0,5 процента от общей вычислительной мощности программы. Таким образом, SETI@Home не столько сталкивается с технологическим препятствием в ускорении поиска разумной внеземной жизни, сколько с проблемами в социальной сфере.

«Но учитывая, что есть несколько миллиардов Android-устройств", - размышлял Корпела, - "есть еще 200 petaFLOP/s, которые мы еще не использовали». Команда SETI@Home надеется обрести новый интерес к своим усилиям, когда осенью этого года они выпустят свой отчет из инициативы "прорывное прослушивание".

Что касается института SETI, его технологические проблемы решаются модернизацией - и многие из них. Исследовательская группа стремится расширить количество тарелок в массиве пришельцев с 42 до, по крайней мере, 128 в ближайшем будущем, прежде чем в конечном итоге развить его до более чем 300 тарелок. Институт также улучшает чувствительность своих каналов - антенн, которые берут собранные радиосигналы из тарелок и преобразуют их в цифровые сигналы, а также их частотную характеристику и преобразование всей системы подачи для криогенизации. «Это улучшает соотношение сигнал/шум, - объяснил Даймонд, - поскольку тепло генерирует радиошумы». Наконец, институт стремится модернизировать бэкэнд антенн, чтобы они могли пробовать больше частей ночного неба - расширяясь от текущей трехлучевой системы до 12.

«Но даже эти усовершенствования, вероятно, не доводят нас до того, что они смогут обнаружить эмиссию, подобную Земле», - посетовал Даймонд.

Именно поэтому институт SETI объединяется с IBM для применения передовых алгоритмов машинного обучения компании в массивном архиве данных института. Институт уже является единственной группой SETI, которая выполняет анализ собранных сигналов в реальном времени с использованием быстрого преобразования Фурье для поиска сигналов узкополосных несущих, которые указывают на неестественный источник. Однако средства для работы с кластерами Apache Spark, «имеют возможность извлекать, если они существуют, шаблоны, которые для нас в противном случае выглядели бы как радиошумы», - сказал Даймонд. «Это дало нам возможность фактически проводить эксперименты, которые мы никогда не могли сделать раньше, включая, возможно, обнаружение планеты, подобной Земле, которая просто испускает эмиссию».

По существу, институт может указывать ATA на известную экзопланету (или такую ​​систему, как TRAPPIST-1), измерять радиосигнал звездной системы, а затем ждать, пока планета перейдет за солнце и снова измерит радиосигнал системы. Если есть значительная разница в показаниях, это может означать, что на этой экзопланете есть что-то. Институт не обязательно сможет понять, что закодировано в передаче, но это даст мощный импульс для других астрономических исследовательских групп, чтобы следить за их собственными наблюдениями. Это на самом деле очень близко к тому, что делает команда инициативы "прорывное прослушивание", хотя и с менее чувствительной частью оборудования.

И хотя институт SETI (а также инициатива "прорывного прослушивания" и SETI@Home, если на то пошло) не могут точно сказать, когда человечество найдет жизнь за пределами нашей собственной, группа уже культивирует интерес к этому предмету со следующего поколения. Институт SETI спонсирует hackathon IBM в июне этого года - они предоставляют командам со всего мира доступ к данным ATA, а также к инструментам IBM для машинного обучения. Конкурс завершится прямой трансляцией из Сан-Франциско, которое состоится в августе. Пока же мы все еще одни (насколько известно науке).

статья на англ.

Profile

Volunteer Computing ( добровольные вычисления )

August 2017

S M T W T F S
  1 2345
6789101112
1314151617 1819
202122 23242526
2728293031  

Most Popular Tags

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 20th, 2017 05:35 am
Powered by Dreamwidth Studios