einstein@home | |
---|---|
| |
Alusta | BOINC |
Ohjelmiston latauskoko | 43-147 Mt |
Työn tietojen ladattu koko | 6-100 Mt |
Lähetettyjen työtietojen määrä | 15 kt |
Levytila _ | 120 Mt |
Käytetty muistin määrä | 80-184 Mt |
GUI | Joo |
Keskimääräinen tehtävän laskenta-aika | 4-13 tuntia |
takaraja | 14 päivää |
Mahdollisuus käyttää GPU :ta | nVidia , AMD / ATI (BRPx) |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Einstein@Home on vapaaehtoinen laskentaprojekti BOINC- alustalla , jolla testataan Einsteinin hypoteesia gravitaatioaaltojen olemassaolosta , jotka löydettiin 100 vuotta myöhemmin (syyskuussa 2015). Hankkeen aikana alkuperäistä tavoitetta laajennettiin: hankkeessa etsitään nyt myös pulsareita radio- ja gammateleskooppien avulla. Projekti alkoi Fysiikan vuoden 2005 puitteissa ja sitä koordinoivat Wisconsin-Milwaukee ( Milwaukee , USA ) ja Max Planck Societyn Gravitational Physics Institute ( Hannover , Saksa ), johtaja. on Bruce Allen . Hypoteesin testaamiseksi on laadittu gravitaatioaaltojen atlas, jonka lähettävät nopeasti pyörivät ei-akselisymmetriset neutronitähti ( pulsarit ) , vaappurit ( eng. wobbling star ), kasvavia ( eng. accreting star ) ja sykkiviä tähtiä ( eng. oscillating star ) . laaditaan [1] . Analyysitiedot ovat peräisin Laser Interferometric Gravitational Wave Observatorysta (LIGO) ja GEO600 :sta . Sen lisäksi, että testataan Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa ja saadaan vastauksia kysymyksiin "Etenevätkö gravitaatioaallot valon nopeudella ?" ja "Miten ne eroavat sähkömagneettisista aalloista ?" [2] , gravitaatioaaltojen suora havaitseminen on myös tärkeä uusi tähtitieteellinen työkalu (useimmat neutronitähdet eivät säteile sähkömagneettisella alueella ja gravitaatioilmaisimet voivat johtaa kokonaisen sarjan aiemmin tuntemattomien neutronitähtien löytämiseen [3] ). Kokeelliset todisteet tunnetuista lähteistä peräisin olevien tunnetun amplitudin gravitaatioaaltojen puuttumisesta asettavat kyseenalaiseksi hyvin yleisen suhteellisuusteorian ja gravitaatioolemuksen ymmärtämisen .
Maaliskuusta 2009 lähtien osa projektin laskentatehosta on käytetty PALFA- konsortion Arecibon ( Puerto Rico ) radioteleskoopista saamien tietojen analysointiin radiopulsarien etsimiseksi binääritähtijärjestelmistä [4] [5] . Analyysin aikana löydettiin 2 uutta aiemmin tuntematonta radiopulsaria - PSR J2007+2722 (2010) ja PSR J1952+2630 (2011). Parkesin observatorion ( Australia ) radioteleskoopin tietojen analysointi mahdollisti 23 aiemmin tuntemattoman radiopulsarin löytämisen vuosina 2011-2012 [6] . Käsiteltäessä uutta osaa Arecibon observatorion vuosina 2011–2012 hankkimista tiedoista. Mock-laajakaistaspektrometrillä löydettiin 28 uutta radiopulsaria vuosina 2011-2015 [7] . Avoimia radiopulsareita on yhteensä 54. Vuosina 2013-2016. GLAST -gammasädeteleskoopin tietojen analysoinnin aikana löydettiin 18 gammasädepulsaria [8] [9] . Vapaaehtoiset, joiden tietokoneet osallistuivat pulsarien löytämiseen, saavat muistotodistuksen hankkeen järjestäjiltä [10] .
Projektin laskennat aloitettiin BOINC-alustalla marraskuussa 2004 [11] . 15. joulukuuta 2013 mennessä siihen osallistui 355 367 käyttäjää (2 471 906 tietokonetta) 222 maasta, mikä tarjosi noin 1 peta flopin integroidun suorituskyvyn [12] . Projektiin voivat osallistua kuka tahansa, jolla on Internet -yhteys . Voit tehdä tämän asentamalla siihen BOINC Manager -ohjelman ja muodostamalla yhteyden Einstein@home-projektiin.
Laskelmien päätehtävänä on poimia hyödyllinen signaali ( häiriökuvio ) melusta, joka on seurausta peilien atomien lämpövärähtelyistä, valon kvanttiluonteesta , maankuoren seismisistä liikkeistä tai säikeiden resonanssivärähtelyistä. jossa optiikka on ripustettu. Havaitsemisprosessia vaikeuttaa myös Maan pyörimisen vaikutus Auringon ympäri ja sen akselin ympäri, jotka yhdessä aiheuttavat signaalin taajuussiirtymän Doppler-ilmiön vuoksi . Tietojen käsittelyn aikana suoritetaan johdonmukainen signaalisuodatus, joka vaatii kohinaisen näytteen vertaamista vertailunäytteeseen, ja interferometrin kymmenen tunnin havaintosegmenttien ("segmenttien") vertailu suoritetaan teoreettisesti ennustetulla kuviolla, jonka pitäisi synnyttää gravitaatioaallot, jotka tulevat pyörivistä neutronitähdistä, jotka oletettavasti sijaitsevat tietyillä taivaanpallon alueilla. Tällaiset gravitaatioaallot ovat jatkuvia ( englanniksi jatkuva-aalto, CW ), niillä on vakioamplitudi ja ne ovat kvasi-monokromaattisia (niiden taajuus pienenee hieman ajan myötä). Laskelmien yhteydessä käytetään koko taivaan kattavaa melko tiivistä ruudukkoa (30 000 solmua) (oletetaan, että pulsaari voi sijaita missä tahansa taivaanpallon pisteessä ruudukon solmupisteissä) sekä erilaisia taajuuksia ja niiden nopeuksia. muutoksen (itse asiassa , taajuuden johdannaiset ) lajitellaan.
Lyhyen Fourier -muunnoksen ( SFT ) avulla puolen tunnin datafragmentit gravitaatioteleskoopista jaetaan 2901 SFT-tiedoston joukkoon (jokainen käyttäjän koneella käsitelty tiedosto kattaa spektritaajuuden 0,8 Hz: 0,5 Hz hyödyllistä dataa plus sivukeiloja) , jotka yhdessä kattavat taajuusalueen 50 - 1500,5 Hz. Laitteen itsensä synnyttämät häiriöt poistetaan mahdollisimman pitkälle (korvataan Gaussin valkoisella kohinalla ) kullekin ilmaisimelle ominaisen spektrin a priori tunnettuja linjoja pitkin . Analyysin tuloksena projektipalvelimelle välitetään tiedot Fisher-kriteerillä laskelmissa tunnistetuista mahdollisista hakijoista (instrumentin kohina noudattaa normaalia Gaussin jakaumaa , lasketulla Fisher-kriteerillä on neljän vapausasteen jakauma , ja sen parametri Ei-keskittynyt khin neliöjakauma on verrannollinen gravitaatioaallon amplitudin neliöön). Valitut ehdokkaat täyttävät epätasa-arvon (Käytettäessä Hough-muunnosta ehdokkaiden vaatimuksia voidaan lieventää [15] ). Kuvattu toimenpide suoritetaan kahdelle erilaiselle kymmenen tunnin datalohkolle, jonka jälkeen tuloksia verrataan ja osa niistä suodatetaan pois, eroten taajuudeltaan yli 1 MHz ja sijainniltaan taivaanpallolla 0,02 rad. Tulokset lähetetään sitten projektipalvelimelle jälkikäsittelyä varten, jossa tarkistetaan, että suurimmasta osasta tietosarjoista pitäisi saada täsmäytystulokset (tässä tapauksessa joissakin tapauksissa voidaan havaita vääriä pulsaariehdokkaita läsnäolon vuoksi melusta). Tulosten jälkikäsittely suoritetaan Atlas - laskentaklusterissa [16] , joka sijaitsee Albert Einstein Institutessa Hannoverissa ja sisältää 6720 Xeon QC 32xx 2,4 GHz:n prosessoriydintä (huipputehokkuus - 52 teraflops, todellinen - 32,8 teraflops) [15] .
Samalla tavalla voidaan analysoida gravitaatioilmaisimien datan lisäksi myös radio- , röntgen- ja gamma - alueen havaintoja vastaavantyyppisten pulsareiden havaitsemisen yhteydessä [17] .
17. elokuuta 2011 käynnistettiin Albert@Home [18] -projekti , jonka tarkoituksena on testata uusia versioita laskennallisista sovelluksista Einstein@home-projektiin. 23.12.2011 projektiin ilmestyivät ensimmäiset laskentatehtävät.
Ensimmäiset laskelmat, jotka tehtiin 22. helmikuuta 2005 ja 2. elokuuta 2005 välisenä aikana, suoritettiin projektin puitteissa LIGO-gravitaatioteleskoopin "kolmannen tieteellisen laukaisun" (S3) tietojen analysoinnin aikana [14] . Hanfordin 4 km:n LIGO-ilmaisimesta käsiteltiin 60 tallennettua datasegmenttiä , joista jokainen kesti 10 tuntia. Jokainen 10 tunnin segmentti analysoitiin vapaaehtoisten tietokoneiden avulla gravitaatioaaltosignaalien havaitsemiseksi käyttämällä sovitettuja suodatusalgoritmeja . Sitten eri segmenttien tulokset yhdistettiin jälkikäsittelyn aikana projektipalvelimilla haun herkkyyden lisäämiseksi ja julkaistiin [19] .
S4-sarjan (LIGO:n "neljäs tieteellinen ajo") tietojenkäsittely aloitettiin 28.6.2005 ( edellisen S3-sarjan tietojen käsittelyn aikana) ja se valmistui heinäkuussa 2006 . Tässä kokeessa käytettiin 10 30 tunnin datasegmenttiä 4 km:n LIGO-ilmaisimesta Hanfordista ja 7 30 tunnin segmenttiä 4 km:n LIGO-ilmaisimesta Livingstonissa , Louisianassa . Sen lisäksi, että ilmaisimista kerätyt tiedot olivat tarkempia, käytettiin tarkempaa mallia laskelmien tulosten yhdistämiseksi jälkikäsittelyn aikana. Tulokset julkaistiin Physical Review -lehdessä [20] .
Prosessointialgoritmien testaamiseksi on mahdollista lisätä koetietoihin laitteisto- ( Hardware-Injected Signals ) ja ohjelmisto ( Software Injections ) häiriöitä , jotka jäljittelevät gravitaatioaaltojen läsnäoloa signaalissa . Laitteistolähteelle suoritetaan ilmaisinpeilien fyysinen siirto simuloimalla gravitaatioaallon kulkua; ohjelmat perustuvat tallennettujen tietojen ohjelmalliseen muokkaamiseen. S4-kokeen päätietojen ottamisen jälkeen signaaliin lisättiin häiriöt 10 hypoteettisesta eristetystä pulsarista. Näistä vain 4 havaittiin käsittelyn aikana (4 signaalit osoittautuivat liian heikoiksi kohinan taustalla, 2 muuta tunnistettiin väärin).
Projekti herätti lisääntynyttä huomiota vapaaehtoisen hajautetun laskennan osallistujien keskuudessa maaliskuussa 2006 , kun S4-tietojoukon analysointia varten laskentamoduulista julkaistiin optimoitu versio, jonka on kehittänyt projektin osallistuja, unkarilainen ohjelmoija Akos Fekete ( englanniksi Akos Fekete ) [ 21] . Fekete paransi sovelluksen virallista versiota SSE - vektorilaajennuksilla 3DNow ! ja SSE3 - prosessoriohjejärjestelmät , mikä johti projektin suorituskyvyn kasvuun jopa 800 % [22] . Myöhemmin hänet kutsuttiin osallistumaan uuden sovelluksen S5 kehittämiseen [23] . Heinäkuussa 2006 uusi optimoitu sovellus levisi laajasti projektiin osallistujien kesken, mikä noin kaksinkertaisti projektin kokonaistuottavuuden S4:ään verrattuna [24] .
LIGO-gravitaatioteleskoopin "viidennen tieteellisen laukaisun" (S5R1) tietojen varhaisen osan analysointi aloitettiin 15. kesäkuuta 2006 , jolloin interferometrin suunnitteluherkkyys saavutettiin ensimmäistä kertaa . Tässä kokeessa analysoitiin 22 30 tunnin segmenttiä 4 km:n LIGO-ilmaisimesta Hanfordissa ja 6 30 tunnin segmenttiä 4 km:n LIGO-ilmaisimesta Livingstonissa samalla tavalla kuin edellisessä kokeessa. Saadut tulokset, jotka on julkaistu myös Physical Review -lehdessä, ovat tarkempia (noin 3 kertaa), koska käytössä on suurempi määrä kokeellista dataa verrattuna S4:ään (tarkin tunnettu julkaisuhetkellä) [25] .
Toinen osa kokeen S5 tiedoista[ milloin? ] (S5R3) lisää myös hieman herkkyyttä [26] . Kokeen tietojenkäsittely saatiin päätökseen 25.9.2008 . Toisin kuin aikaisemmissa kokeissa, tässä käytetään 84 25 tunnin mittaisen datasegmentin sovitettua suodatusta sekä Hanfordin että Livingstonin LIGO-gravitaatioteleskoopeista, yhdistettynä suoraan osallistujien tietokoneisiin Hough-muunnoksen avulla .
13.1.2009-30.10.2009 S5R5 - kokeen ( taajuusalue jopa 1000 Hz) tietoja käsiteltiin. Tilastollisesti merkitseviä gravitaatioaaltosignaaleja ei havaittu, ilmaisinten havaitseman gravitaatioaallon maksimiamplitudin rajoitus kasvaa noin 3 kertaa (taajuudella 152,5 Hz se on 7,6⋅10 -25 m), maksimitunnistusalue Gravitaatioaaltoja säteilevien neutronien määrä on arviolta 4 kiloparsekkia (13 000 valovuotta) elliptisellä tähdellä [15] .
Lokakuussa 2009 aloitettiin kokeen (S5R6) jatko, jossa taajuusalue laajennettiin 1250 Hz:iin.
7. toukokuuta 2010 käynnistettiin parannetulla metodologialla (globaalien korrelaatioiden etsiminen parametriavaruudesta eri segmenttien tulosten yhdistämiseksi tehokkaammin) uusi haun vaihe (S5GC1), jonka aikana 205 datasegmenttiä 25 Tunteja molemmista gravitaatioteleskoopeista tulisi analysoida LIGO Hanfordissa ja Livingstonissa [3] [17] . 26. marraskuuta 2010 ilmoitettiin analysoitavan taajuusalueen laajentamisesta 1200:sta 1500 Hz:iin (S5GC1HF) [27] .
Toukokuussa 2011 aloitettiin uuden datan (S6Bucket) analysointi. 5. maaliskuuta 2012 julkistettiin uuden laskentamoduulin käyttöönotto ja vastaavan kokeilun (S6LV1, "LineVeto") [28] käynnistäminen . S6BucketLVE-kokeilu käynnistettiin 14. tammikuuta 2013 . 17. heinäkuuta 2013 käynnistettiin S6CasA-koe [29] , jonka tarkoituksena on "suunnattu" gravitaatioaaltojen etsintä supernovaa Cassiopeia A vastaavasta suunnasta .
24. maaliskuuta 2009 ilmoitettiin, että projektissa alettiin analysoida Puerto Ricon Arecibon observatorion PALFA-konsortion tietoja (ABPS, ABP1, ABP2). Käsiteltävä data on saatu WAPP- spektrometrillä (vastaanotetun kaistan leveys 100 MHz, 256 kanavaa).
Vuosina 2005–2007 kerätyn tiedon analysoinnin yhteydessä löydettiin kaksi aiemmin tuntematonta radiopulsaria.
26. marraskuuta 2009 julkistettiin CUDA -teknologiaa tukeva sovellus (BRP3) kaksoisradiopulsareiden etsimiseen samalla kun se käsittelee Parkes Multibeam Pulsar Survey (PMPS [ 30 ] ) -radioteleskoopilta saatua uutta osaa datasta. Laskelmissa se käyttää sekä CPU :ta (joka suorittaa suurimman osan laskelmista) että NVIDIA GPU :ta ( Fourier-muunnos ), mikä lyhentää kokonaislaskenta-aikaa noin 20 kertaa [31] . Analyysin aikana löydettiin 23 uutta sädepulsaria [6] ja yli 100 tunnettua löydettiin uudelleen, mukaan lukien 8 millisekunnin pulsaarit [32] .
1. kesäkuuta 2011 julkistettiin uuden laskennallisen moduulin (FGRP1) lanseeraus gammasäteilyalueella toimivan GLAST- teleskoopin tietojen analysoimiseksi [33] . Vuoden 2012 lopulla ilmestyivät ensimmäiset laskentatehtävät FGRP2-kokeeseen, jonka analyysin aikana vuonna 2013 löydettiin 4 gammasädepulsaria [8] . Tammikuussa 2014 osana FGRP3-koetta otettiin käyttöön laskennallinen moduuli, joka etsii gammasädepulsareita GPU:n avulla. Vuonna 2015 löydettiin yksi gammapulsari [34] .
21. heinäkuuta 2011 käynnistettiin uusi koe (BRP4) Arecibon observatorion tuoreen dataerän käsittelemiseksi. Tiedot saatiin uudella laajakaistaisella Jeff Mock -spektrometrillä (vastaanotettu kaistanleveys - 300 MHz, 1024 kanavaa), joka on nimetty luojansa mukaan [35] . Töiden käsittelyssä on mahdollista käyttää CUDA- ja OpenCL-tekniikoita. Tällä hetkellä kokeellisten tietojen käsittelyn aikana on löydetty ja löydetty uudelleen 24 ja useita kymmeniä jo tunnettuja radiopulsareita [7] . Vuonna 2013 käynnistettiin BRP5-koe, jonka tarkoituksena on Perseus-käden yksityiskohtainen tutkimus radiopulsareiden etsimiseksi. Helmikuussa 2015 käynnistettiin BRP6 (PMPS XT) -koe, jonka tarkoituksena on laajentaa radiopulsareiden hakualuetta kohti korkeampia kiertotaajuuksia.
15 radiopulsaria löydetty _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ).
30 löydetty radiopulsaria _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ J1601-5023 , PSR J1726-3156 , PSR J1855+03 , PSR J1857+0259 , PSR J1857+0259, PSR0+ 190 , PSR0+190 , PSR0+19 J1900+0439 , PSR J1953+24 , PSR J1305-66 , PSR J1637-46 J1652-48 , PSR J1838-01 , PSR J0811-38 , PSR J1750-25 , PSR J1750-25 , J1750-25 , J17-36 , PSR 16 , 3-5 44 , PSR J1644-46 , PSR J1908+0831 , PSR J1903+06 , PSR J1912+09 ).
1 radiopulsari ( PSR J1859+03 ) ja 4 gammasädepulsaria ( PSR J0554+3107 , PSR J1422-6138 , PSR J1522-5735 , PSR J1932+1916 ) löydettiin.
1 radiopulsari löydetty ( PSR J1910+07 ).
5 radiopulsaria ( PSR J1948+28 , PSR J1953+28 , PSR J1955+29 , PSR J1853+00 , PSR J1853+0029 ) ja 1 gammasädepulsaria ( PSR J1906+0722 ) on löydetty.
13 löydetty gammasädepulsaria _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , PSR J1650-4601 , PSR J1827-1446 , PSR J1844-0346 , PSR J2017+3625 )
Keskustelua projektista foorumeilla:
tietojenkäsittelyprojektit | Vapaaehtoiset|
---|---|
Tähtitiede |
|
Biologia ja lääketiede |
|
kognitiivinen |
|
Ilmasto |
|
Matematiikka |
|
Fyysinen ja tekninen |
|
Monikäyttöinen |
|
muu |
|
Apuohjelmat |
|
Gravitaatioaaltojen tähtitiede : ilmaisimet ja teleskoopit | ||
---|---|---|
Maanalainen interferometrinen (toimiva) |
| |
Maadoitettu interferometrinen (toimiva) | ||
Maadoita muut (toimii) | ||
Maa (suunniteltu) | ||
Tila (suunniteltu) | LISA | |
historiallinen |
| |
Tietojen analysointi | einstein@home | |
Signaalit ( lista ) |