Введение

Проект добровольных вычислений на базе BOINC, занимающийся поиском признаков внеземного разума

SETI@home v8 для NVIDIA и AMD/ATi GPU: 8.12 / 2016 05 19
AstroPulse v7: 7.00 / 2014 10 07
AstroPulse v7 для nVidia и AMD/ATi GPU: 7.10 / 2015 04 23
| Статус = В режиме ожидания
| Цель = Обнаружение радиосигналов, свидетельствующих о существовании внеземной жизни
| Финансирование = Общественное финансирование и частные пожертвования
| Язык программирования =
| Операционная система = Microsoft Windows, Linux, Android, macOS, Solaris, IBM AIX, FreeBSD, DragonflyBSD, OpenBSD, NetBSD, HP UX, IRIX, Tru64 Unix, OS/2 Warp, eComStation
| Платформа = Кроссплатформенная
| Жанр = Добровольные вычисления
| Лицензия = GPL
| Веб-сайт =
| Активных пользователей = 91 454 (март 2020 г.)
| Всего пользователей = 1 803 163 (март 2020 г.), что делает его третьим по масштабу проектом добровольных вычислений через Интернет для исследовательских целей после запуска Great Internet Mersenne Prime Search (GIMPS) в 1996 году и distributed.net в 1997 году. Наряду с MilkyWay@home и Einstein@home, это третий крупный вычислительный проект такого типа, основной целью которого является исследование явлений в межзвездном пространстве. В марте 2020 года проект прекратил отправку новых задач пользователям SETI@home, что привело к остановке краудсорсингового аспекта проекта. В то время команда планировала сосредоточиться на анализе и интерпретации накопленных данных за 20 лет. Однако команда оставила открытой возможность возобновления добровольных вычислений с использованием данных из других радиотелескопов, таких как MeerKAT и FAST. По состоянию на ноябрь 2021 года научная группа проанализировала данные и удалила шумные сигналы (радиочастотные помехи) с помощью разработанного ими инструмента Nebula и выберет около 100 мультиплетов с наивысшим рейтингом для наблюдения с помощью пятисотметрового сферического радиотелескопа, на использование которого им выделено 24 часа наблюдательного времени.

Результаты

На сегодняшний день проект не подтвердил обнаружение каких-либо сигналов ETI. Однако было выявлено несколько потенциальных объектов (положения на небе), где всплеск интенсивности сложно объяснить как шумовые помехи, для дальнейшего анализа. Наиболее значительным кандидатом на данный момент является радиоисточник SHGb02+14a, о котором было объявлено 1 сентября 2004 года. Хотя проект и не достиг заявленной основной цели – обнаружения внеземного интеллекта, он доказал научному сообществу, что проекты добровольных вычислений с использованием компьютеров, подключенных к Интернету, могут быть успешными как эффективный инструмент анализа и даже превосходить самые мощные суперкомпьютеры. Однако не было продемонстрировано, что многократное превышение количества используемых компьютеров, многие из которых не являются домашними (первоначально планировалось использовать 50 000–100 000 "домашних" компьютеров), принесло проекту научную пользу. (Подробнее об этом см. ниже.) Астроном Сет Шостак в 2004 году заявил, что ожидает получить окончательный сигнал и доказательство контакта с внеземными цивилизациями в период с 2020 по 2025 год, основываясь на уравнении Дрейка. Это подразумевает, что продолжение работы может быть полезным для SETI@home, несмотря на (текущие) двадцать лет безрезультатных поисков ETI.

Технология

Любой, у кого был компьютер с хотя бы периодическим подключением к Интернету, мог участвовать в SETI@home, запустив бесплатную программу, которая загружала и анализировала данные радиотелескопа. Данные наблюдений записывались на 2-терабайтные жесткие диски SATA, поступавшие с телескопа Аресибо в Пуэрто-Рико, каждый из которых содержал около 2,5 дней наблюдений, после чего они отправлялись в Беркли. В Аресибо отсутствует широкополосное интернет-соединение, поэтому данные необходимо отправлять обычной почтой в Беркли. Там данные разделялись на рабочие единицы по времени и частоте, состоящие из 107 секунд данных, или примерно 0,35 мегабайта (350 килобайт или 350 000 байт), которые перекрываются по времени, но не по частоте. В 2016 году SETI@home начал обработку данных проекта Breakthrough Listen.

Программное обеспечение

Программное обеспечение SETI@home для добровольцев работало либо как заставка, либо непрерывно во время работы пользователя, используя время процессора, которое в противном случае оставалось бы неиспользованным. Первоначальная программная платформа, теперь называемая "SETI@home Classic", функционировала с 17 мая 1999 года по 15 декабря 2005 года. Эта программа могла работать только с SETI@home; она была заменена на Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC), которая также позволяла пользователям участвовать в других проектах распределённых вычислений одновременно с работой SETI@home. Платформа BOINC также обеспечивала тестирование большего количества типов сигналов. Прекращение поддержки платформы SETI@home Classic сделало устаревшие компьютеры Macintosh, работающие под классической Mac OS (до декабря 2001 года), непригодными для участия в проекте. SETI@home был доступен для игровой консоли Sony PlayStation 3. 3 мая 2006 года началось распространение новых рабочих единиц для новой версии SETI@home под названием "SETI@home Enhanced". Поскольку вычислительная мощность компьютеров возросла по сравнению с началом проекта, эта новая версия была вдвое более чувствительна к гауссовским сигналам и некоторым видам импульсных сигналов, чем оригинальное программное обеспечение SETI@home (BOINC). Это новое приложение было оптимизировано настолько, что на некоторых рабочих единицах работало быстрее, чем в предыдущих версиях. Однако некоторые рабочие единицы (наиболее ценные с научной точки зрения) требовали значительно больше времени на обработку. Кроме того, некоторые сборки приложений SETI@home были оптимизированы для конкретного типа процессора. Они назывались "оптимизированными исполняемыми файлами" и показали более высокую производительность на системах, предназначенных для этого процессора. По состоянию на 2007 год большинство этих приложений были оптимизированы для процессоров Intel и соответствующих наборов инструкций. Результаты обработки данных обычно автоматически передавались при следующем подключении компьютера к Интернету; также можно было настроить принудительное подключение к Интернету по мере необходимости.

Статистика

С более чем 5,2 миллиона участников по всему миру, проект являлся самым масштабным добровольческим вычислительным проектом на тот момент. Изначально предполагалось использовать от 50 000 до 100 000 домашних компьютеров для SETI@home. К 2013 году в проекте было задействовано более 145 000 активных компьютеров (в общей сложности 1,4 миллиона) в 233 странах, что обеспечивало вычислительную мощность свыше 668 терафлопс. Для сравнения, суперкомпьютер Tianhe 2, который в 2013 году был самым быстрым в мире, мог выполнять вычисления со скоростью 33,86 петафлопс (примерно в 50 раз больше).

Будущее проекта

Были планы получить данные из обсерватории Паркса в Австралии для анализа южного полушария. Однако, по состоянию на 2018 год, эти планы не упоминались на сайте проекта. Другие планы включают в себя многолучевой регистратор данных, модуль проверки временной согласованности и Astropulse (приложение, использующее когерентную дедисперсию для поиска импульсных сигналов). Astropulse будет работать совместно с оригинальным SETI@home для обнаружения других источников, таких как быстро вращающиеся пульсары, взрывающиеся первичные чёрные дыры или пока неизвестные астрофизические явления. Бета-тестирование финальной публичной версии Astropulse было завершено в июле 2008 года, а в середине июля 2008 года началось распределение рабочих пакетов на компьютеры с более высокими характеристиками, способные обрабатывать более ресурсоёмкие задачи. 31 марта 2020 года Калифорнийский университет в Беркли прекратил отправку новых данных для обработки клиентами SETI@Home, приостановив проект на данный момент. В заявлении программы говорилось, что они достигли точки "убывающей отдачи" от обработки данных добровольцами и необходимо временно приостановить работу, чтобы обработать накопленные результаты.

Конкурентный аспект

Пользователи SETI@home быстро начали соревноваться друг с другом, чтобы обработать максимальное количество рабочих единиц. Для объединения усилий отдельных пользователей были сформированы команды. Соревнование продолжалось и усиливалось с появлением BOINC. Как и в любом соревновании, предпринимались попытки "обмануть" систему и получить признание за невыполненную работу. Для борьбы с мошенничеством система SETI@home отправляет каждую рабочую единицу на несколько компьютеров, что известно как "первичная репликация" (в настоящее время 2). Кредит начисляется только за каждую возвращенную рабочую единицу после получения минимального количества результатов и их согласованности, что известно как "минимальный кворум" (в настоящее время 2). Если из-за вычислительных ошибок или мошенничества с подделкой данных недостаточно результатов согласуются, отправляются дополнительные идентичные рабочие единицы до достижения минимального кворума. Окончательный кредит, предоставляемый всем машинам, вернувшим правильный результат, одинаков и равен наименьшему значению, заявленному каждой машиной. Некоторые пользователи устанавливали и запускали SETI@home на компьютерах на своих рабочих местах, что получило название "боргинг" по аналогии с ассимилирующими боргов из "Звёздного пути". В некоторых случаях пользователи SETI@home злоупотребляли ресурсами компаний для получения результатов, при этом как минимум два человека были уволены за запуск SETI@home на производственной системе предприятия. В новостной группе alt.sci.seti существует тема под названием "Кто-нибудь был уволен из-за скринсейвера SETI?", которая появилась ещё 14 сентября 1999 года. Другие пользователи собирают дома большое количество оборудования для создания "ферм SETI", которые обычно состоят из нескольких компьютеров, включающих только материнскую плату, процессор, оперативную память и блок питания, расположенных на полках в виде бездисковых рабочих станций, работающих под управлением Linux или старых версий Microsoft Windows "без монитора".

Закрытие обсерватории Аресибо

До 2020 года SETI@home получал данные из обсерватории Аресибо, которая эксплуатировалась Национальным астрономическим и ионосферным центром и администрировалась SRI International. Сокращение операционного бюджета обсерватории привело к нехватке финансирования, которую не удалось компенсировать за счет других источников, таких как частные пожертвования, НАСА, другие зарубежные исследовательские учреждения или частные некоммерческие организации, включая SETI@home. Тем не менее, согласно долгосрочным перспективам многих участников проекта SETI, любой пригодный радиотелескоп мог бы заменить Аресибо (который полностью обрушился в декабре 2020 года), поскольку все системы SETI являются мобильными и могут быть перемещены.

Более ограничительная политика использования компьютеров в предприятиях

В одном задокументированном случае сотрудник был уволен за явный импорт и использование программного обеспечения SETI@home на компьютерах, используемых государственными учреждениями штата Огайо в США. В другом инциденте директор IT-отдела школы подал в отставку после того, как его установка, предположительно, обошлась школьному округу в 1 миллион долларов расходов на удаление. Однако, среди других причин увольнения были отсутствие коммуникации с руководством, неустановка программного обеспечения брандмауэра и предполагаемая кража компьютерного оборудования, что побудило редактора ZDNet прокомментировать: "Эта добровольная вычислительная ерунда была просто лучшим и наиболее очевидным предлогом для расторжения его контракта по причине вины". По состоянию на 2005 год, примерно треть вычислительных ресурсов для версии программного обеспечения, не использующей BOINC, предоставлялась рабочими или школьными компьютерами. Поскольку многие из этих компьютеров имеют ограниченные права доступа для обычных пользователей, вероятно, что значительная часть вычислений выполнялась системными администраторами. В некоторой степени это компенсируется улучшенным подключением домашних компьютеров и ростом их производительности, особенно тех, которые оснащены графическими процессорами, что также пошло на пользу другим проектам добровольных вычислений, таким как Folding@Home. Распространение мобильных вычислительных устройств предоставляет еще один значительный ресурс для добровольных вычислений. Например, в 2012 году Пётр Лушчек (бывший аспирант Джека Донгарры) представил результаты, показывающие, что производительность iPad 2 на встроенном тесте LINPACK соответствовала исторической производительности Cray 2 (самого быстрого компьютера в мире в 1985 году).

Финансирование

В настоящее время государственного финансирования исследований SETI не поступает, а частное финансирование всегда ограничено. Лаборатория космических наук Беркли нашла способы работы с небольшими бюджетами, и проект получил пожертвования, позволившие ему значительно превысить первоначально запланированный срок, однако ему всё равно приходится конкурировать за ограниченные средства с другими проектами SETI и другими проектами в области космических наук. В обращении за пожертвованиями от 16 декабря 2007 года SETI@home сообщила о своем нынешнем скромном положении и призвала к пожертвованиям в размере 476 000 долларов, необходимых для продолжения работы в 2008 году.

Неофициальные клиенты

Ряд частных лиц и компаний вносили неофициальные изменения в распределенную часть программного обеспечения в попытке добиться более высокой производительности, но это ставило под угрозу достоверность всех результатов. В результате программное обеспечение было обновлено для упрощения обнаружения таких изменений и выявления ненадежных клиентов. BOINC будет работать с неофициальными клиентами, однако клиенты, возвращающие отличающиеся и, следовательно, неверные данные, не допускаются, чтобы избежать повреждения базы данных результатов. BOINC использует перекрестную проверку для валидации данных, но ненадежные клиенты должны быть идентифицированы, чтобы избежать ситуаций, когда два таких клиента сообщают об одних и тех же некорректных данных и, таким образом, повреждают базу данных. Очень популярный неофициальный клиент (lunatic) позволяет пользователям использовать специальные возможности, предоставляемые их процессорами, такие как SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1 и AVX, для ускорения обработки.

Ошибки в оборудовании и базе данных

SETI@home является испытательным полигоном для дальнейшего развития не только BOINC, но и других аппаратных и программных (основных) технологий. При нагрузках, создаваемых обработкой данных в SETI@home, эти экспериментальные технологии могут оказаться сложнее, чем предполагалось, поскольку базы данных SETI не содержат типичных бухгалтерских и коммерческих данных или реляционных структур. Нестандартное использование баз данных часто приводит к увеличению накладных расходов на обработку и риску повреждения или полной потери базы данных. Сбои в аппаратном обеспечении, программном обеспечении и базах данных могут (и действительно) вызывать снижение участия в проекте. Проект неоднократно приостанавливался для перехода на новые базы данных, способные обрабатывать более крупные объемы данных. Выход из строя аппаратного обеспечения оказался существенной причиной приостановки работы проекта, поскольку аппаратные сбои часто сопровождаются повреждением базы данных.