Wikipedia

SETI@home

hajautetun laskennan ohjelma, jolla tutkitaan Maapallon ulkopuolista elämää

SETI@home (lyhenne sanoista Search for Extra-Terrestrial Intelligence at home) on tieteellinen hajautetun laskennan projekti, jossa etsitään Maapallon ulkopuolista älyllistä elämää.[1] Projektiin osaaottavat vapaaehtoiset lataavat tietokoneelleen ohjelman, joka analysoi radioteleskoopin keräämää dataa etsien säännöllisiä kapeakaistaisia radiosignaaleja.[2]

SETI@homea ylläpitää ryhmä tutkijoita Kalifornian Berkeleyn yliopistossa, Yhdysvalloissa johtajanaan David Anderson.[3] SETI@home-ohjelma on avointa lähdekoodia.[4]

SETI@homen ensimmäinen versio julkaistiin 17. toukokuuta 1999.[5] Nykyään ohjelma käyttää BOINC-ohjelmistoalustaa.[6] SETI@home kykenee hyödyntämään Nvidian CUDA-ohjelmaa ja näin hyödyntämään näytönohjainten laskentatehoa BOINCin versiosta 6.6.38 lähtien. Nvidia tarjosi apuaan hyväntekeväisyystarkoituksessa ja teki tarvittavat liitännät ohjelmaan.

Maaliskuussa 2020 SETI@homen ylläpitäjät ilmoittivat, että laskentapakettien jakaminen laskentaan osallistuneille päättyy maaliskuun 2020 lopussa, minkä jälkeen projekti keskittyy viimeistelemään saadut tulokset julkaistakseen niistä aikanaan tutkimusraportin.[7]

Datan analysointi

muokkaa
 
Kuvakaappaus SETI@homen BOINC-version näytönsäästäjästä.

SETI@home-projektissa analysoidaan Puerto Ricossa sijaitsevan Arecibon radioteleskoopin nauhoittamaa dataa. Arecibosta postitse lähetetyt datanauhat pilkotaan Berkeleyssä kestoltaan ja taajuusalueeltaan pienemmiksi työpaketeiksi, joita lähetetään Internetin välityksellä vapaaehtoisille. Työpaketin pituus on noin 107 sekuntia, taajuusalue noin 10 kilohertsiä ja koko on noin 350 kilotavua. Peräkkäiset työpaketit sisältävät aina 20–30 sekuntia päällekkäistä dataa, jotta mahdolliset mielenkiintoiset signaalit eivät katkeaisi työpakettien välillä.[3] Kukin työpaketti lähetetään analysoitavaksi usealle eri tietokoneelle, jotta pystyttäisiin erottamaan ja hylkäämään virheellisesti analysoidut ja tahallisesti manipuloidut tulokset.[1]

Analysoitavan datan perustaajuus on noin 1,42 gigahertsiä, jolla maailmankaikkeuden yleisin alkuaine vety sähköisesti neutraalina säteilee. Taajuus on myös useiden muiden SETI-projektien käyttämä, ja se onkin suojattu kansainvälisellä sopimuksella astronomisen tutkimuksen käyttöön.[1]

Koska vieraan sivilisaation oletetaan lähettävän vähän energiaa vaativaa kapeakaistaista signaalia, analysoinnin ensimmäisessä vaiheessa datapaketista poistetaan laajakaistainen melu, joka on todennäköisesti peräisin normaaleista astronomisista tapahtumista.[8] On myös epätodennäköistä, ettei signaalin lähde pysyisi Maapalloon nähden paikallaan, vaan se joko etääntyy tai lähenee. Tällöin syntyvä Doppler-ilmiön mukainen taajuuden muutos signaaleissa otetaan huomioon analysoimalla dataa eri taajuuksilla myös siten kuin se lähenisi tai etääntyisi eri nopeuksilla.[9]

Ohjelma etsii neljänlaisia taustakohinasta erottuvia signaaleja:[1]

  • piikkejä eli yksittäisiä, voimakkaita radioaaltoja[10]
  • pulsseja eli toistuvia piikkejä[11]
  • kolmoispiikkejä eli kolme kertaa säännöllisin väliajoin toistuvia piikkejä[1]
  • gaussilaisia eli voimakkuudeltaan Gaussin käyrää mahdollisimman hyvin mukailevia signaaleja. Tämä voimakkuuden muutos on näennäinen ja se syntyy, kun teleskoopin keila liikkuu paikallaan pysyvän signaalin lähteen ohi.[12]

Löydettyjen lupaavien signaalien eli kandidaattien tiedot kirjoitetaan tekstitiedostoon,[1] joka palautettaan analysoinnin päätteeksi Berkeleyyn ja yhdistetään siellä tietokantaan.[3]

Vaikka SETI@home toimii näennäisesti yksittäisenä projektina, se on pilkottu pienempiin aliohjelmiin jotka etsivät eri asioita BOINC-alustalla eri tavoilla. SETI@home Enhanced suorittaa avaruudesta tulevan signaalin täydellisen analysoinnin.[13] Astropulse etsii myös älyllisen elämän merkkejä signaaleista mutta eri tavalla kuin SETI@home.[14]

Analysoitavaa dataa tulee SETI@homelle n. 300 gigatavua päivässä,[15] eli n. 100 teratavua vuodessa.[15]

Projektin tulokset

muokkaa

Maaliskuussa 2003 tutkijaryhmä sai 24 tuntia aikaa kuunnella lupaavimpia kandidaatteja uudelleen Arecibon radioteleskoopilla.[16] Vain harvat signaalit ilmenivät tarkistuksessa uudelleen ja vain yksi oli voimakkuudeltaan kasvanut.[17] Tästä signaalista nousikin jonkinlainen kohu tiedelehti Naturen artikkelin myötä,[18] mutta Berkeleyssä kiistettiin sen keinotekoinen alkuperä.[17]

Vaikkei SETI@home olekaan löytänyt todisteita Maapallon ulkopuolisesta älyllisestä elämästä, se on toiminut hajautetun laskennan uranuurtajana ja osoittanut sen olevan varteenotettava vaihtoehto suurta laskentatehoa vaativille tieteellisille projekteille: SETI@homeen osallistuvien tietokoneiden yhteenlaskettu laskentateho (15. ´marraskuuta 2016: noin 708 biljoonaa liukulukuoperaatiota sekunnissa)[19] Yksin BOINC-alustaa käyttäviä enemmän tai vähemmän aktiivisia projekteja onkin nykyään kymmeniä.[20]

Historia

muokkaa

SETI@homen idea syntyi David Gedyen ja Craig Kasnovin keskusteluissa vuonna 1994 heidän pohtiessaan mahdollisuuksia popularisoida tähtitiedettä. Gedye otti yhteyttä Kalifornian yliopistoon ja sen avaruustieteiden laitoksen tutkija David Andersoniin, joka oli erikoistunut hajautettuun laskentaan.[16] Hanke sai akateemisissa piireissä laajaa kannatusta. Seuraavien vuosien aikana kehitettiin itse analysointiohjelmaa ja sen infrastruktuuria, hankittiin rahoitusta ja laajennettiin tutkijaryhmää.[16] Kuukausien testaamisen jälkeen[16] SETI@home-ohjelma julkaistiin 17. toukokuuta 1999. Ohjelmaa markkinoitiin ennen kaikkea näytönsäästäjänä, joka suorittaisi hyödyllistä analyysia silloin, kun tietokonetta ei käytetty muuhun. Kilpailullisen aspektin korostuessa monet käyttäjät kuitenkin sallivat jatkuvan analysoinnin, mikä ei hidasta tietokonetta, koska ohjelmalla on alhainen prioriteetti eli se väistyy muiden prosessien tieltä.[1] Lisäksi näytönsäästäjä sisältyy pelkästään ohjelman Windows- ja Macintosh-versioihin.[3]

 
Kuvankaappaus SETI@home Classicin näytönsäästäjästä (versio 3.08).

Ohjelman suosio kasvoi nopeasti ensimmäisten kuukausien aikana, ja projekti alkoi kärsiä suorituskykyongelmista, joista kuitenkin selvittiin Sun Microsystemsin huomattavien laitteistolahjoitusten ansiosta.[16]

Jo vuoden 1999 loppupuolella kävi ilmi, että ryhmä käytti liikaa aikaa perustoimintojen ylläpitämiseen. Infrastruktuuri päätettiinkin irrottaa kokonaan SETI@home-sovelluksesta. Kuitenkin vasta vuonna 2002 Anderson alkoi kehittää BOINCia (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), avoimen lähdekoodin ohjelmistoalustaa.[16]

BOINC korjasi monia alkuperäisessä SETI@homessa – jota nykyään kutsutaan nimellä SETI@home Classic[21] – ilmenneitä puutteita. Työpaketteja oli nyt mahdollista varastoida koneelleen palvelinongelmien varalta, sovellukset päivittyivät automaattisesti ja pistelasku uudistettiin. Anderson itse korosti kuitenkin mahdollisuutta jakaa laskentatehoa monille eri tieteenalojen projekteille. Myös SETI@homen tiimoilta oli suunnitelmissa kaksi uutta projektia: Astropulse, joka etsii Arecibon aineistosta kapeakaistaisia, pitkäkestoisia pulsseja, sekä eteläisen pallonpuoliskon tutkinta, joka saisi datansa Parkesin observatoriosta, Australiasta.[22] Parkerin Observatorio on edelleen betatestausvaiheessa.[23]

Vuonna 2003 SETI@homesta löydettiin haavoittuvuus, jonka ansiosta hyökkääjä kykenisi ottamaan käyttöönsä kaikki SETI@homea käyttävät koneet.[24]

Vuonna 2001 projektin suunniteltu elinikä kaksi vuotta täyttyi, mutta projektia päätettiin jatkaa suuren suosion ansiosta ja koska tuloksia ei ollut vielä ehditty tarkastaa. Tämä tarkastus suoritettiin vasta vuonna 2003, mutta merkkejä maan ulkoisesta älyllisestä elämästä ei löytynyt.[16] 15. joulukuuta 2005 SETI@home Classicin palvelimet sammutettiin.[16] Ohjelman oli ladannut projektin verkkosivuilta yli viisi miljoonaa käyttäjää, joista aktiivisia oli vielä noin 600 000. Yhteensä käyttäjät olivat lahjoittaneet projektin käyttöön yli kaksi miljoonaa tietokonetyövuotta.[6]

BOINC-alustalle siirtymisen jälkeen projekti on kärsinyt rahoitusongelmista. IT-kuplan puhjettua 2000-luvun alkuvuosina SETI@home ei enää houkutellut sponsoreita entiseen tapaan. Maaliskuussa 2006 projekti järjesti rahankeräyksen, jolla oli tarkoitus rahoittaa joidenkin uusien suunnitelmien toteuttaminen.[25] Keräys tuottikin 260 000 dollaria,[26] jolla pystyttiin kehittämään uusi versio sovelluksesta – SETI@home Enhanced – sekä asentamaan Areciboon uusi seitsenkeilainen datatallennin.[27] 3. toukokuuta 2006 julkaistu Enhanced paransi analysoinnin tarkkuutta huomattavasti gaussilaisten ja joidenkin pulssien osalta, mikä tarkoitti pidempiä laskenta-aikoja sekä uudisti pistelaskua.[28]

Myöhemmät kehitysvaiheet

muokkaa

Yksinkertaisin tapa parantaa SETI@homen tehokkuutta on etsiä useammanlaisia signaaleja laajemmalta alueelta ja useammilta taajuuksilta.[3] Näihin päämääriin pyrittiin uusien projektien, kuten Astropulse sekä eteläisen pallonpuoliskon tutkinta, sekä parempien datatallentimien avulla.[3][22]

SETI@home on ollut pitkän tähtäimen projekti: tähtitieteilijä ja SETI-vaikuttaja Seth Shostak on arvioinut, että muukalaissignaali havaitaan aikaisintaan vuonna 2020.[29] Uusien investointien, ohjelmistokehityksen ja perusylläpidon rahoituksen lisäksi ongelmaksi projektille tunnistettiin, että suuren yleisön mielenkiinnon ylläpitäminen voi olla vaikeaa. BOINCista pyrittiin tekemään helppokäyttöisempi tilihallitsimilla eli verkkosivuilla, joiden kautta voi hallita kerralla kaikkia tietokoneitaan ja projektejaan, sekä näyttävämmillä BOINC Manager -ohjelman vaihdettavilla kuorilla.

Vuonna 2008 SETI@home sai käyttöönsä maailman suurimman radioteleskoopin, joka tuotti 500 kertaa aikaisempaa enemmän dataa laskettavaksi.[30]

Myös suorituskyvyn paha pullonkaula – 100 MB/sekunti oleva yhteys Berkeleystä ulos – aiheutti huomattavaa hitautta datansiirrossa.[31]

Päättyminen

muokkaa

SETI@home ilmoitti 2. maaliskuuta 2020, että laskentapakettien jakaminen osallistuneille vapaaehtoisille lopetetaan 31. maaliskuuta 2020. Syiksi kerrottiin:

  1. Laskennasta ei enää kerry olennaisesti lisää tieteellisesti merkittävää tulosta, eli nyt on analysoitu riittävä määrä dataa.
  2. Ohjelman tiimiltä suuri osa ajasta kuluu hajautetun laskennan hallinnointiin. Nyt täytyy keskittyä saatujen tulosten analysointiin ja niistä johonkin tieteelliseen julkaisuun kirjoitettavaan tutkimusraporttiin.

Viestissä mainittiin kuitenkin, ettei SETI@home vielä häviä, vaan nettisivut ja keskustelupalsta säilyvät, ja ohjelmaa voidaan ehkä myöhemmin käyttää johonkin muuhun astronomiseen projektiin. Samalla kannustettiin osallistuneita vapaaehtoisia osallistumaan johonkin muuhun hajautetun laskennan projektiin.[32]

Kilpailu

muokkaa
 
Arecibon radioteleskooppi.

Kilpailu käyttäjien ja heidän muodostamiensa ryhmien (tiimien) kesken on alusta alkaen kuulunut oleellisena osana SETI@homeen, ja itse asiassa se on monille käyttäjille kohonnut tieteentekemistä tärkeämmäksi motiiviksi osallistua projektiin. Monet käyttäjät ostavat tietokoneita muodostaakseen ”farmeja” pelkästään SETI@homen käyttöön. Kilpavarustelu on kuitenkin taannut projektille vakaan laskentatehon kasvun.

SETI@home Classicin aikana kilpailtiin laskettujen työpakettien määrästä, mutta siirryttäessä BOINC-alustalle alettiin työpaketeista jakaa pisteitä. Tämä poisti sen ”epäkohdan”, että työpaketti, jonka analysointi kesti vain muutaman minuutin, luettiin yhtä arvokkaaksi kuin normaali tunteja kestänyt paketti. Aluksi pisteitä jaettiin käyttäjän BOINC-ohjelman ajamien suorituskykytestien perusteella, mutta Enhancedin myötä pisteitä alettiin jakaa suoritettujen liukulukuoperaatioiden mukaan. BOINCin myötä kilpailun kohteeksi tuli myös RAC (Recent Average Credit), joka kertoo karkeasti osanottajan pistesaldon päivää kohti:[33] tällainen nopea palaute kannustaa myös uusia osanottajia kilpailemaan.

SETI@home on vetänyt puoleensa myös huijareita. Classicin aikana oli mahdollista palauttaa sama työpaketti monta kertaa tai manipuloida palautettavia tuloksia. Tammikuussa 2006 vanhat Classicin tilastot siivottiin huijaajista, jolloin 10 000 parhaan joukosta poistettiin noin 900 käyttäjän tiedot.[34] Ohjelmia asennetaan myös luvattomasti koulujen ja työpaikkojen tietokoneille: ainakin kahden työntekijän tiedetään saaneen tästä syystä potkut.[35][36] Äärimmäisenä tapauksena vuonna 2006 kävi ilmi, että käyttäjä oli levittänyt BOINC- ja SETI@home-ohjelmia haittaohjelman mukana.[37][38] Loppuvuonna 2009 tuli ilmi tapaus, jossa koulupiirin tietokoneista vastannut järjestelmänvalvoja oli asentanut kaikille koulupiirin koneille SETI@home-ohjelman. Hän oli myös varastanut koulupiiriltä 18 tietokonetta. Vahinkojen suuruudeksi arvioidaan yli miljoona dollaria, koostuen varastetun omaisuuden arvosta, kasvaneesta sähkönkulutuksesta, kuormitetun laitteiston lyhyemmästä eliniästä ja häiriöistä muiden tietokoneohjelmien toimintaan.[36]

Koska SETI@home on avointa lähdekoodia, vapaaehtoisten on ollut mahdollista optimoida ohjelmaa poistamalla siitä tarpeetonta ohjelmakoodia ja muokkaamalla se käyttämään eri käskykantoja. Täten muokatut ohjelmat ovat käyttöjärjestelmä- ja suoritinmallikohtaisia, mutta ne myös analysoivat työpaketit huomattavasti tavallista ohjelmaa nopeammin. Myös optimoituja ohjelmia tulee jakaa vapaasti GNU GPL -lisenssin mukaisesti.[4]

Katso myös

muokkaa

Lähteet

muokkaa
  1. ↑ a b c d e f g Anderson, David et al.: SETI@home: An Experiment in Public-Resource Computing. Communications of the ACM, 2002, nro 11, s. 56–61. Artikkelin verkkoversio. (PDF) Viitattu 25. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  2. ↑ Anderson, David, et al.: Internet Computing For SETI. Bioastronomy '99 – A New Era in Bioastronomy, 2000, s. 511. San Francisco: Astronomical Society of the Pacific. ISBN 1-58381-044-7 Artikkelin verkkoversio. (PDF) Viitattu 25. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  3. ↑ a b c d e f Korpela, Eric et al.: SETI@home – Massively Distributed Computing for SETI. Computing in Science & Engineering, 2001, nro 1, s. 78–83. Artikkelin verkkoversio. (PDF) Viitattu 25. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  4. ↑ a b Porting and optimizing SETI@home Kalifornian yliopisto. Viitattu 26. kesäkuuta 2007. (englanniksi)
  5. ↑ Tony Phillips: ET, phone SETI@home! 23. toukokuuta 1999. NASA. Arkistoitu 1.10.2006. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  6. ↑ a b Michelangelo D'Agostino: BOINC! – Do try this at home. Berkeley Science Review, 2005, nro 8, s. 17–18. Artikkelin verkkoversio. (PDF) Viitattu 25. heinäkuuta 2007. (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
  7. ↑ Veikka Niemi: Legendaarinen ulkoavaruuden elämän etsintähanke päättyy – Tietokoneiden laskentatehoa lainannut SETI@home lopettaa toimintansa 4. maaliskuuta 2020. Tekniikan Maailma. Viitattu 8. maaliskuuta 2020. (suomeksi)
  8. ↑ SETI@home: Baseline Smoothing Kalifornian yliopisto. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  9. ↑ SETI@home: Data Chirping Kalifornian yliopisto. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  10. ↑ SETI@home: Spikes Kalifornian yliopisto. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  11. ↑ SETI@home: Pulses Kalifornian yliopisto. Viitattu 25. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  12. ↑ SETI@home: Gaussians Kalifornian yliopisto. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  13. ↑ http://setiathome.berkeley.edu/sah_enhanced.php
  14. ↑ http://www.planetary.org/programs/projects/setiathome/setiathome_20080827[vanhentunut linkki].
  15. ↑ a b http://www.tiedeuutiset.fi/hakutulos.aspx?hs=avaruus&uid=576[vanhentunut linkki]
  16. ↑ a b c d e f g h SETI@home Classic: In Memoriam 15. joulukuuta 2005. Kalifornian yliopisto. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  17. ↑ a b Amir Alexander: SETI@home Leaders Deny Reports of Likely Extraterrestrial Signal 2. syyskuuta 2004. The Planetary Society. Arkistoitu 10.5.2006. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  18. ↑ Euginie Reich: Mysterious signals from light years away 1. syyskuuta 2004. New Scientist. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  19. ↑ SETI@home – Credit overview 15. marraskuuta 2016. BOINCstats. Viitattu 15. marraskuuta 2016. (englanniksi)
  20. ↑ BOINCstats – BOINC statistics 8. huhtikuuta 2007. BOINCstats. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  21. ↑ The science of SETI@home Kalifornian Yliopisto. Viitattu 23. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  22. ↑ a b Future directions of SETI@home 2001. Kalifornian yliopisto. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  23. ↑ SETI@home/AstroPulse Beta Kalifornian yliopisto. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  24. ↑ http://www.mbnet.fi/uutiset/index.asp?Uutinen=1058[vanhentunut linkki]
  25. ↑ Sir Ulli: Letter from Arthur C. Clarke and Dan Werthimer 16. maaliskuuta 2006. SETI@home-keskustelupalsta. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  26. ↑ Donate to SETI@home Kalifornian yliopisto. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  27. ↑ Donation letter Kalifornian yliopisto. Arkistoitu 7.6.2007. Viitattu 24. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
  28. ↑ What is SETI@home Enhanced? 2006. Kalifornian yliopisto. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  29. ↑ First Contact Within 20 Years: Shostak 22 . heinäkuuta 2004. Space Daily. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  30. ↑ http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2008/01/02_setiahome.shtml
  31. ↑ http://setiathome.berkeley.edu/sah_plans.php
  32. ↑ SETI@home hibernation 2. maaliskuuta 2020. Kalifornian yliopisto. Viitattu 8. maaliskuuta 2020. (englanniksi)
  33. ↑ Computation credit 1. marraskuuta 2005. Kalifornian yliopisto. Arkistoitu 4.4.2007. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  34. ↑ Technical News – 2006 12. tammikuuta 2006. Kalifornian yliopisto. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  35. ↑ Liz Foreman: State Employee Fired For Using State Property To Search For Aliens 10. elokuuta 2004. Associated Press. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)[vanhentunut linkki]
  36. ↑ a b Emily Gersema: Higley firing tied to alien-search software 30.11.2009. The Arizona Republic. Arkistoitu 12.4.2010. Viitattu 2.12.2009. (englanniksi)
  37. ↑ SETI Virus/Trojan – wupdmgr1.exe tammi–helmikuu 2006. Bradbandreports.com-keskustelupalsta. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)
  38. ↑ Do we have a Boinc virus? tammi–helmikuu 2006. SETI@homen keskustelupalsta. Viitattu 9. huhtikuuta 2007. (englanniksi)

Aiheesta muualla

muokkaa
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=SETI@home&oldid=22852385”