Charakterystyka projektu SETI@Home

SETI@Home (ang. The Search for ExtraTerrestrial Intelligence at Home) to jeden z najbardziej fascynujących projektów internetowych. Wykorzystując jedynie wygaszacz ekranu można uczestniczyć w zakrojonych na szeroką skalę poszukiwaniach, jakie prowadzone są przez naszą cywilizację - poszukiwaniach inteligentnego życia poza naszą planetą. Program ten pobiera oraz bardzo szczegółowo analizuje dane będące zapisem sygnałów radiowych pochodzących z kosmosu rejestrowanych przez najczulszy na ziemi radioteleskop znajdujący się w Arecibo w Puerto Rico.

1. Informacje ogólne

Projekt SETI@Home to przedsięwzięcie naukowe, które wykorzystuje moc obliczeniową wielu komputerów połączonych z Internetem w poszukiwaniu sztucznie wygenerowanych sygnałów radiowych, które mogą pochodzić od pozaziemskich cywilizacji. Poszukiwania te prowadzone są w wybranym paśmie częstotliwości z całego spektrum promieniowania radiowego. Analizowane pasmo posiada szerokość 2 MHz wokół częstości 1,42 GHz promieniowania radiowego, które jest charakterystyczne dla cząsteczek niezjonizowanego wodoru międzygwiezdnego.

Pozaziemskich, wytworzonych sztucznie sygnałów radiowych poszukuje się poprzez cyfrową analizę sygnałów w zarejestrowanej emisji radiowej. Stosowana w projekcie SETI@Home analiza sygnałów, jest realizowana w oparciu o rozproszone przetwarzanie, wykorzystujące moc obliczeniową tysięcy komputerów połączonych z Internetem. Projekt w swym założeniu nie ogranicza ilości komputerów, które mogą wspierać go swą mocą obliczeniową.

Cechą, która wyróżnia SETI@Home pośród realizowanych do tej pory projektów SETI jest wysoka czułość oraz dokładność analizy zarejestrowanej emisji radiowej (kanały radiowe posiadające szerokość 0,6Hz).

W SETI@Home uczestniczyć może dowolny użytkownik Internetu. Aby wziąć udziału w projekcie potrzebne jest tylko zainstalowanie na swoim komputerze programu klienckiego SETI@Home i stworzenia indywidualnego konta.

Klient SETI@Home może działać jako wygaszacz ekranu w systemach operacyjnych: MS Windows 9x / NT / 2000 oraz Mac OS v7.x / 8.x / 9.x, bądź jako aplikacja użytkowa nieposiadająca interfejsu graficznego (wersja tekstowa) w systemach: MS Windows 98 / NT / 2000, UNIX, Mac OS, Novell NetWare, OS/2, BeOS i VMS.

2. Odgłosy kosmosu

Dane, które rejestruje radioteleskop w Arecibo stanowią emisję radiową kosmosu w paśmie 2 MHz wokół częstości 1420 MHz, która jest charakterystyczna dla niezjonizowanego wodoru międzygwiezdnego (H2).

Ludzkie ucho odbiera kosmiczną emisję radiową jako monotonny, jednostajny szum. To co jest obiektem poszukiwań w tym szumie, w projekcie SETI@Home, może być porównane do gwizdów stacji radiowych, jakie towarzyszą dostrajaniu radioodbiorników. Jednak kosmiczne stacje radiowe są zbyt ciche i słabe by móc je usłyszeć. To właśnie chce się usłyszeć w SETI@Home. Pomocne w tym okazują się komputery, które analizują próbki danych odpowiadające 10 kHz kawałkom zarejestrowanego pasma 2 MHz.

Ciekawe sygnały emitowane są również przez naturalne źródła kosmosu, jakim na przykład jest na Pulsar B0329+54 (bardzo szybko wirująca gwiazda neutronowa)

3. Radioteleskop w Arecibo w Puerto Rico (305 m)

Radioteleskop w Arecibo jest instalacją nieruchomą, która nie może modyfikować położenia swej czaszy odbiorczej. Jednak pomimo faktu, iż anteny odbiorcze (zwane oświetlaczami) mogą zmieniać swe położenie ponad czaszą odbiorczą, to SETI@Home nie korzysta z tej funkcji. Obserwacje na potrzeby SETI@Home prowadzone są w tzw. trybie pasożytniczym (ang. piggy-back) zarówno w czasie, gdy radioteleskop nie jest przez nikogo wykorzystywany jak i wtedy, kiedy ktoś go używa. Koncepcja projektu SETI@Home preferuje (a aktualnie nawet wymaga) by anteny odbiorcze pozostawały w stałym położeniu, nie śledząc obiektów na niebie.

W obserwacjach, które prowadzone są na potrzeby SETI@Home szuka się początkowo słabych, później coraz silniejszych a potem znowu słabnących w ciągu następnych 12 sekund emisji. Czas 12 sekund to okres, przez jaki obiekt (źródło emisji) przechodzi przez pole widzenia radioteleskopu.

Jeżeli odbierany sygnał posiada stałą moc w chwili przejścia jego źródła przez pole widzenia radioteleskopu oznacza to, że odbierane jest zakłócenie interferencyjne pochodzące z powierzchni Ziemi.

4. Analiza danych

Każdy fragment danych przesłany do komputera znajdującego się w pracy lub w domu to 0,25MB wartości, które reprezentują 50 sekund x 20 KHz x 2 bity poziomu napięcia. 20 KHz porcja sygnału analizowany jest dla 400 tysięcy różnych kombinacji częstości oraz szerokości pasma. Szerokości pasm zmieniają się w przedziale od 0.6Hz do 1.5KHz w 14 skwantowanych przedziałach. W paśmie 0.6Hz sprawdzane są wszystkie częstości (200 tysięcy) z zakresu 20 KHz.

Podczas analizowania danych sprawdzanych jest co najmniej 10 różnych zmian (ang frequency drift rate, chirp) częstości, co umożliwia wyeliminowanie dopplerowskiego przesunięcia częstości sygnału, które może powstać na skutek wpływu prędkości orbitalnych: źródła danego sygnału, Układu Słonecznego, jak i całej galaktyki.

Końcowy etap analizy stanowi sprawdzenie sygnałów, wykazujących wysoki poziom niesionej w sobie energii przy pewnych określonych kombinacjach częstości, przesunięcia częstości w kanale oraz szerokości pasma. Kontrola ta ma za cel wyeliminowanie zakłóceń pochodzących z Ziemi. W takich przypadkach za sygnały ziemskiego pochodzenia uznawane są tylko te, dla których okres wzrostu transportowanej energii jest większy niż 12 sekund (czas, jaki potrzebny jest na przejście teleskopu do wykonania pomiarów kolejnego punktu na niebie).

5. Zakłócenia interferencyjne (ang. RFI - Radio Frequency Interferences)

Czułość radioteleskopu Arecibo oraz dokładność przeprowadzanych badań powodują, iż istnieje duże prawdopodobieństwo wykrycia bardzo wielu sygnałów, które nie pochodzą od cywilizacji pozaziemskich.

Wielu uczestników projektu SETI@Home doświadczyło podobnych przypadków, informując z przejęciem zespół projektu listownie bądź telefonicznie o dokonaniu ważnego odkrycia. Należy jednak niestety podkreślić, że znacznie prościej wykryte mogą zostać sygnały radiowe pochodzące od naszej cywilizacji niż od tych pozaziemskich. Dlatego warto, zatem przyglądnąć się określonym przykładom sygnałów ziemskiego pochodzenia, które zaliczają się, de facto, do zakłóceń interferencyjnych.

6. Testy oraz weryfikacja

Jeżeli analizowana próbka danych zawiera w sobie sygnał pochodzący od pozaziemskiej cywilizacji, to najprawdopodobniej będzie on niemożliwy do wychwycenia przez ludzkie ucho. Najbardziej prawdopodobnym jest, zatem wykrycie go na drodze dokładnej analizy próbek, która przeprowadzana jest przez komputery. Nadzieja tkwi więc w milionach obliczeń, dzięki którym możliwe będzie wyłuskanie wymarzonego komunikatu z kosmosu.

Jeżeli jednak dopisze nam szczęście i wypatrzymy wymarzony sygnał na ekranie naszego komputera nie należy dawać ponieść się emocjom i w żadnym wypadku nie kontaktować się z mediami do chwili zakończenia procedury weryfikacyjnej polegającej na potwierdzeniu obserwacji oraz wyników analizy. Fałszywy alarm może podkopać wiarygodność całego projektu SETI@Home oraz innych projektów z serii SETI. Należy być cierpliwy, gdyż zespół SETI na pewno nas nie pominie, co więcej, włączy nas do projektu jako współodkrywcę.

7. Historia projektu

1996

David Gedye wpada na pomysł i formuje zespół w celu zainicjowania projektu. Plan projektu uzyskuje szerokie wsparcie środowisk akademickich podczas trwania V Międzynarodowej Konferencji Bioastronomicznej (ang. 5-th International Conference in Bioastronomy), odbywającej się w lipcu 1996 roku.

1997

Stworzono prototyp oprogramowania przeznaczonego dla komputerów, które uczestniczą w procesie rozproszonego przetwarzania danych.

1998

Rozpoczęto pozyskiwanie sponsorów oraz środków na finansowanie projektu. W miesiącu wrześniu rozpoczęły się prace dotyczące systemu rejestracji danych oraz ostatecznej wersji oprogramowania klienckiego (wygaszacza ekranu). W listopadzie rozpoczęły się wstępne testy oprogramowania, rozpoczęto też rejestrację danych.

1999

Testowanie oprogramowania klienckiego przewidziane w okresie styczeń - marzec. W tym czasie przewidziane jest zakończenie prac prowadzonych nad oprogramowaniem serwerowym, przygotowanie serwera Web do dystrybuowania oprogramowania klienckiego oraz danych, a także do gromadzenia wyników ich analizy. Właściwe rozpoczęcie rozproszonej analizy danych zaplanowano na kwiecień 1999 roku.

2000 - 2001

Analiza informacji rejestrowanych dla tak największego jak to tylko możliwe fragmentu nieba. Przewidziane jest, że eksperyment realizowany będzie w przeciągu kolejnych dwóch lat. Postępy obserwacji oraz analizy rejestrowanych danych publikowany będzie na stronach serwera projektu.

8. Statystyki

Aktywność polskich uczestników SETI@Home jest godna pozazdroszczenia. Polska zajmuje wysokie, 8 miejsce w rankingu 226 krajów z całego świata. Szczegółowy ranking przedstawia poniższa tabela

Miejsce	Kraj	Użytkowników	Otrzymane wyniki	Populacja
1	United States	1 996 989	573 495 791	273 131 194
2	Germany	446 521	131 785 218	82 561 399
3	United Kingdom	351 142	84 870 728	59 355 419
4	Canada	248 189	62 921 071	30 957 019
5	Japan	159 956	45 755 388	126 314 453
6	Netherlands	120 008	38 273 212	15 800 144
7	France	156 331	33 260 533	59 100 912
8	Poland	71 419	32 451 117	38 657 804
9	Australia	110 286	28 047 299	18 968 247
10	Sweden	61 840	21 982 898	8 870 660
11	Italy	89 517	16 617 274	57 577 963
12	Finland	44 348	16 261 705	5 158 392
13	Denmark	47 195	14 975 723	5 319 545
14	Switzerland	34 181	12 446 396	7 242 118
15	Austria	39 857	12 120 110	8 111 238
16	Czech Republic	31 062	11 781 495	10 281 012
17	Spain	96 070	11 484 715	39 953 459
18	Taiwan	33 037	11 248 996	22 009 588
19	Norway	23 803	8 297 380	4 458 312
20	Portugal	31 319	8 272 660	10 030 143
21	Belgium	34 898	8 179 066	10 222 784
22	New Zealand	22 023	6 023 729	3 774 096
23	Hungary	24 218	5 159 410	10 174 304
24	China	46 787	4 637 055	1 250 463 856
25	Russian Federation	23 188	4 397 495	146 515 771
26	Greece	17 783	3 958 007	10 578 659
27	Brazil	61 614	3 837 069	171 155 221
28	Turkey	15 710	3 371 453	64 819 580
29	South Africa	13 500	3 176 910	43 169 542
30	Romania	9 086	3 135 913	22 459 190
31	Ireland	12 651	2 941 038	3 753 530
32	Mexico	39 602	2 804 640	98 806 793
33	Bulgaria	7 106	2 641 362	7 889 000
34	Estonia	5 227	2 519 919	1 439 980
35	Republic of Korea	20 579	2 424 578	46 884 800
36	Argentina	28 634	2 342 098	36 525 173
37	Slovenia	6 379	2 293 991	1 924 499
38	Slovakia	6 037	2 111 206	5 400 749
39	Croatia	9 279	1 927 951	4 254 361
40	Israel	12 397	1 915 828	5 742 719
41	Malaysia	9 577	1 614 207	21 354 459
42	Singapore	7 490	1 597 541	4 008 204
43	Lithuania	3 684	1 339 918	3 631 298
44	Venezuela	8 820	1 191 633	23 162 188
45	Thailand	5 731	1 020 065	60 652 737
46	India	19 372	965 356	997 892 285
47	Latvia	2 425	929 233	2 425 511
48	Iceland	2 409	914 858	274 777
49	Luxembourg	2 395	896 462	431 904
50	Chile	14 548	895 797	14 974 187
51	Ukraine	3 277	765 790	49 565 699
52	Philippines	4 836	716 975	79 483 021
53	Egypt	1 704	697 189	67 178 624
54	Puerto Rico	6 323	678 540	3 889 507
55	Colombia	10 182	583 134	39 016 113
56	Serbia and Montenegro	4 240	529 898	10 394 026
57	Andorra	1 195	402 378	65 997
58	Antarctica	406	387 047	3 786
59	United Arab Emirates	1 445	367 036	2 330 923
60	Costa Rica	2 845	350 705	3 647 319
61	Uruguay	3 623	330 242	3 308 695
62	Kuwait	696	309 792	1 905 246
63	Indonesia	2 530	295 223	221 110 775
64	Zimbabwe	484	228 833	11 304 561
65	Reunion	760	217 050	717 723
66	Pitcairn Islands	67	206 680	49
67	Armenia	302	193 090	3 354 286
68	Greenland	319	189 889	56 245
69	Peru	2 979	188 664	26 534 898
70	Belarus	1 232	188 330	10 382 370
71	United States Virgin Islands	783	186 896	119 827
72	Viet Nam	580	177 390	77 600 713
73	Kazakstan	631	167 066	16 748 745
74	Malta	791	165 644	388 756
75	Bosnia and Herzegovina	993	162 606	3 689 908
76	Isle of Man	384	158 876	72 740
77	Guam	359	158 366	151 968
78	Namibia	303	156 763	1 742 226
79	Cyprus	1 035	155 784	753 692
80	Panama	1 217	155 240	2 770 081
81	New Caledonia	325	149 262	198 714
82	Liechtenstein	286	139 390	31 874
83	Ecuador	1 874	137 649	12 655 787
84	Former Yugoslav Republic of Macedonia	1 048	127 393	2 032 459
85	Cambodia	296	121 317	11 936 938
86	Cook Islands	1 030	119 342	20 200
87	Guatemala	1 169	117 831	12 310 953
88	Dominican Republic	1 877	112 438	8 304 639
89	Paraguay	883	110 036	5 439 657
90	Iraq	108	109 553	22 031 349
91	Channel Islands	295	107 525	20 000
92	Iran	1 321	105 049	65 045 410
93	Cuba	310	104 201	11 097 849
94	Afghanistan	2 100	98 535	24 960 734
95	El Salvador	835	97 720	6 008 356
96	Lebanon	742	97 557	3 528 559
97	Bermuda	315	95 824	62 516
98	Bahrain	304	94 174	622 634
99	Saudi Arabia	690	91 739	21 311 439
100	Tuvalu	56	90 841	10 686
101	Aruba	301	90 341	69 083
102	Pakistan	2 154	88 979	138 496 052
103	Niger	25	87 806	9 802 401
104	French Guiana	320	84 597	167 459
105	Trinidad and Tobago	483	83 161	1 181 202
106	Monaco	267	83 082	31 540
107	Guadeloupe	334	78 613	421 729
108	Gibraltar	267	78 541	27 501
109	Gambia	114	77 202	1 323 631
110	Macau	477	73 385	437 417
111	Albania	1 428	72 470	3 442 656
112	Honduras	732	62 392	6 091 999
113	Cayman Islands	203	61 575	33 982
114	Guyana	162	60 553	698 546
115	Malawi	142	59 766	10 216 489
116	Dominica	96	59 240	72 244
117	Jamaica	539	58 454	2 639 493
118	Mongolia	80	58 230	2 578 632
119	Dem. People's Rep. of Korea	1 074	56 539	21 386 109
120	Republic of Moldova	271	54 531	4 460 838
121	Bolivia	978	53 867	8 001 930
122	Saint Vincent and Grenadines	54	50 737	114 900
123	Brunei Darussalam	370	49 938	328 979
124	Marshall Islands	73	48 648	65 539
125	Oman	337	48 430	2 447 279
126	Bangladesh	376	47 683	127 146 060
127	Jordan	671	47 622	4 842 831
128	Uzbekistan	147	46 486	24 363 320
129	Falkland Islands	95	45 735	2 758
130	British Virgin Islands	447	44 237	19 156
131	Nepal	381	43 530	24 127 391
132	Martinique	303	42 350	410 487
133	Sri Lanka	555	42 170	19 064 642
134	Nicaragua	302	41 459	4 706 032
135	Netherlands Antilles	344	40 790	207 987
136	Micronesia	137	38 212	131 500
137	Mozambique	101	37 240	18 810 689
138	French Polynesia	239	36 924	244 679
139	Wallis and Futuna Islands	100	36 561	15 129
140	Bahamas	277	36 438	291 913
141	Morocco	587	36 166	29 596 788
142	Georgia	410	35 988	5 055 241
143	Lesotho	46	34 840	2 106 810
144	Faeroe Islands	269	33 020	44 913
145	Barbados	241	32 106	272 794
146	Qatar	270	31 849	719 306
147	Ghana	329	31 299	19 162 016
148	Algeria	1 381	31 295	30 646 447
149	Uganda	90	28 975	22 684 419
150	Angola	522	27 637	9 927 423
151	Belize	182	26 746	242 438
152	Antigua and Barbuda	227	24 849	65 929
153	Botswana	167	23 715	1 562 534
154	Northern Mariana Islands	91	23 592	69 398
155	Nauru	60	23 036	11 602
156	Fiji	170	22 909	820 823
157	Azerbaijan	336	22 792	7 729 131
158	Eritrea	69	22 467	3 979 339
159	Cameroon	234	22 278	15 042 674
160	Sao Tome and Principe	51	21 077	154 929
161	American Samoa	728	20 878	63 781
162	Bhutan	68	20 444	1 961 642
163	Maldives	91	20 351	292 307
164	Kenya	205	19 703	29 841 986
165	United Rep. of Tanzania	231	18 999	31 270 820
166	Suriname	69	18 877	428 409
167	San Marino	122	18 456	26 534
168	Tokelau	61	18 319	1 471
169	Burkina Faso	207	18 150	11 625 671
170	Myanmar	87	17 937	48 081 302
171	Saint Pierre and Miquelon	43	17 801	6 861
172	Vanuatu	62	17 194	186 282
173	Tunisia	330	16 931	9 478 606
174	Solomon Islands	42	16 927	452 067
175	Swaziland	250	16 910	1 060 719
176	Benin	66	16 819	6 203 859
177	Kyrgyzstan	133	16 780	4 625 762
178	Togo	52	16 466	4 882 257
179	Saint Lucia	92	16 305	154 381
180	Mali	34	15 826	10 375 351
181	Papua New Guinea	90	15 747	4 806 270
182	Cape Verde	258	15 620	397 270
183	Montserrat	30	15 164	4 944
184	Tonga	47	15 158	100 475
185	Kiribati	59	14 959	89 843
186	Comoros	191	14 845	561 063
187	Haiti	179	14 215	6 774 081
188	Tajikistan	93	14 003	6 308 673
189	Palau	70	13 804	18 434
190	Yemen	99	12 866	16 904 520
191	Burundi	77	12 664	5 856 010
192	Guinea-Bissau	37	12 612	1 255 221
193	Equatorial Guinea	46	12 419	462 606
194	Somalia	44	12 277	7 043 751
195	Ethiopia	69	12 202	62 361 042
196	Gaza Strip	66	12 028	1 087 872
197	Nigeria	152	11 928	120 051 679
198	Madagascar	90	11 723	15 045 015
199	Central African Republic	90	11 504	3 450 284
200	Chad	100	11 484	8 143 948
201	Congo	393	11 148	2 768 018
202	Niue	33	11 034	2 103
203	Senegal	67	10 224	9 697 240
204	Turks and Caicos Islands	53	9 781	16 881
205	Samoa	50	9 762	179 843
206	Seychelles	48	9 556	78 919
207	Djibouti	88	9 348	444 988
208	Mauritania	58	9 094	2 590 516
209	Syrian Arab Republic	99	8 994	15 888 917
210	Western Sahara	61	8 707	239 333
211	Guinea	261	8 388	7 369 800
212	Saint Kitts and Nevis	120	8 380	38 929
213	Zambia	148	7 835	9 397 681
214	Turkmenistan	69	7 778	4 433 925
215	Gabon	151	7 656	1 195 232
216	Cote d'Ivoire	111	7 309	15 597 241
217	Rwanda	41	7 201	7 152 966
218	East Timor	100	7 142	100 000
219	Liberia	24	6 804	2 985 333
220	Sierra Leone	49	6 782	5 076 095
221	Grenada	85	6 571	89 470
222	Libya	65	6 269	4 993 414
223	Anguilla	114	6 141	11 451
224	Laos	46	5 695	5 361 704
225	Dem. Republic of the Congo	79	5 658	50 481 305
226	Sudan	75	4 733	34 085 246

Źródło: http://www.put.poznan.pl/

Literatura:

http://setiathome.ssl.berkeley.edu/

http://www.setiathome.pl/

http://www.put.poznan.pl/