Форум

Уважаемые посетители. В связи с массовой регистрацией на форуме спамовых и рекламных аккаунтов нам пришлось установить некоторые защитные программные блоки. Если при регистрации на Ваш почтовый адрес не придет письмо с паролем для активации учетнойзаписи, прошу написать на адрес tpp12@rambler.ru или boinc.ru@yandex.ru. Я активирую учетку в ручную и вышлю Вам времнный пароль.
Please or Регистрация to create posts and topics.

Описание проекта Einstein@Home

Описание проекта Einstein@Home

Einstein@Home — проект добровольных вычислений на платформе BOINC по проверке гипотезы Эйнштейна о существовании гравитационных волн, которые были обнаружены 100 лет спустя (в сентябре 2015 года). В ходе выполнения проекта первоначальная цель была расширена: в настоящее время проект занимается также поиском пульсаров по данным радио- и гамма-телескопов. Проект стартовал в рамках Всемирного года физики 2005 и координируется Университетом Висконсина-Милуоки (Милуоки, США) и Институтом гравитационной физики им. Макса Планка (Ганновер, Германия), руководитель — Брюс Аллен. С целью проверки гипотезы проводится составление атласа гравитационных волн, излучаемых быстро вращающимися неосесимметричными нейтронными звездами (пульсарами), качающимися (англ. wobbling star), аккрецирующими (англ. accreting star) и пульсирующими звездами (англ. oscillating star). Данные для анализа поступают с Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) и GEO600. Кроме проверки общей теории относительности Эйнштейна и получения ответов на вопросы «Распространяются ли гравитационные волны со скоростью света?» и «Чем они отличаются от электромагнитных волн?», прямое обнаружение гравитационных волн будет также представлять собой важный новый астрономический инструмент (большинство нейтронных звезд не излучают в электромагнитном диапазоне и гравитационные детекторы способны привести к открытию целой серии ранее неизвестных нейтронных звезд). Наличие же экспериментальных доказательств отсутствия гравитационных волн известной амплитуды от известных источников поставит под сомнение саму общую теорию относительности и понимание сущности гравитации.

С марта 2009 года часть вычислительной мощности проекта используется для анализа данных, полученных консорциумом PALFA с радиотелескопа Обсерватории Аресибо (Пуэрто-Рико), на предмет поиска радиопульсаров в двойных звездных системах. В ходе анализа были обнаружены 2 новых ранее неизвестных радиопульсара — PSR J2007+2722 (2010) и PSR J1952+2630 (2011). Анализ данных радиотелескопа обсерватории Паркс (Австралия) позволил открыть в 2011—2012 годах 23 ранее неизвестных радиопульсара. При обработке новой порции данных, полученных Обсерваторией Аресибо в 2011—2012 гг. с использованием широкополосного спектрометра «Mock», в 2011—2015 годах открыты 28 новых радиопульсаров. Общее количество открытых радиопульсаров — 54. В 2013—2016 гг. в ходе анализа данных с гамма-телескопа GLAST были открыты 18 гамма-пульсаров. Сентябрь 2015 - первое в истории прямое обнаружение гравитационных волн. Добровольцы, чьи компьютеры участвовали в открытии пульсаров, получают от организаторов проекта памятный сертификат.

Стратегия поиска

Основной задачей расчетов является выделение полезного сигнала (интерференционной картины) из шума, который является следствием тепловых колебаний атомов в зеркалах, квантовой природы света, сейсмических движений земной коры или резонансных колебаний нитей, на которых подвешена оптика. Процесс обнаружения осложняется также влиянием вращения Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, в совокупности вызывающими сдвиг частоты сигнала из-за эффекта Доплера. При обработке данных выполняется согласованная фильтрация сигнала, требующая сопоставления зашумленного образца с эталонным, и производится сравнение десятичасовых отрезков наблюдений («сегментов» на интерферометре с теоретически предсказанной картиной, которую должны создавать гравитационные волны, идущие от вращающихся нейтронных звёзд, предположительно располагающихся на определенных участках небесной сферы. Подобные гравитационные волны являются непрерывными (англ. continuous-wave, CW), имеют постоянную амплитуду и являются квази-монохроматическими (имеют незначительное уменьшение частоты с течением времени). В ходе расчетов используется достаточно густая сетка (30 000 узлов), охватывающая все небо (предполагается, что пульсар может находиться в любой точке небесной сферы в узлах сетки), а также перебираются различные частоты и скорости их изменения (фактически производные от частоты).

При помощи оконного преобразования Фурье (англ. Short Fourier Transform, SFT) получасовые фрагменты данных с гравитационного телескопа разбиваются на набор из 2901 SFT-файла (каждый файл, обрабатываемый на машине пользователя, перекрывает частоту спектра в 0,8 Гц: 0,5 Гц полезных данных плюс боковые лепестки), что в совокупности покрывает диапазон частот от 50 до 1500,5 Гц. Помехи, создаваемые самим инструментом, по возможности удаляются (заменяются гауссовым белым шумом) по априорно известным линиям в спектре, специфичном для каждого из детекторов. В результате анализа на сервер проекта передается информация о возможных претендентах, выявленных в ходе вычислений с использованием критерия Фишера (шумы инструмента подчиняются нормальному распределению Гаусса, вычисленный критерий Фишера обладает распределением \chi^2 с четырьмя степенями свободы, а его параметр нецентрированности пропорционален квадрату амплитуды гравитационной волны). Выбранные претенденты отвечают неравенству 2F > 25 (при использовании преобразования Хафа требования к кандидатам могут быть ослаблены до 2F > 5{,}2). Описанная процедура выполняется для двух различных десятичасовых блоков данных, после чего производится сравнение результатов и отсев части их них, отличающихся более чем на 1 мГц по частоте и на 0,02 рад по позиции на небесной сфере. Затем результаты отправляются на сервер проекта для постобработки, которая заключается в проверке того, что для большинства наборов данных должны быть получены совпадающие результаты (при этом в некоторых случаях возможно обнаружение ложных кандидатов в пульсары из-за наличия шумов). Постобработка результатов выполняется на вычислительном кластере Atlas, расположенном в Институте имени Альберта Эйнштейна в Ганновере и содержащем 6720 процессорных ядер Xeon QC 32xx 2,4 ГГц (пиковая производительность — 52 терафлопс, реальная — 32,8 терафлопс).

Подобным образом могут быть проанализированы не только данные гравитационных детекторов, но и наблюдения в радио-, рентгеновском и гамма-диапазоне с обнаружением пульсаров соответствующих типов.

Эксперименты BRP4, BRP4G, BRP5 (завершены)/BRP6 (PMPS XT) (активен)

21 июля 2011 года стартовал новый эксперимент (BRP4) для обработки свежей порции данных обсерватории Аресибо. Данные получены с использованием нового широкополосного спектрометра Jeff Mock (ширина принимаемого диапазона — 300 МГц, 1024 канала), названного по имени его создателя. При обработке заданий возможно использование технологии CUDA. В настоящее время в ходе обработки данных эксперимента открыты 24 и переоткрыты несколько десятков уже известных радиопульсаров. В 2013 году стартовал эксперимент BRP5, целью которого является подробное исследование рукава Персея на предмет поиска радиопульсаров. В феврале 2015 года стартовал эксперимент BRP6 (PMPS XT), целью которого является расширение области поиска радиопульсаров в сторону больших частот вращения.

https://boinc.berkeley.edu/wiki/Simple_view

https://boinc.berkeley.edu/download_all.php

 

Загруженные файлы:
  • Вам нужно войти, чтобы просматривать прикрепленные файлы..
Array

Распределенные вычисления в Проекте Einstein@Home

В контексте деятельности Американского физического сообщества (APS) в течение Всемирного Года Физики (2005) APS-директор по связям со СМИ Джеймс Риордон предложил руководству LIGO развитие принципов, заложенных в проекте SETI@Home для поиска гравитационных волн (GW). Брюс Аллен посчитал, что эта идея очень перспективна и достойна того, чтобы принять участие в ее реализации. Он принял руководство проектом и решил, что первоначально поиск будет организован для непрерывных сигналов GW. Для Аллена главным мотивом использования принципов SETI@Home было то, что этот проект являлся рабочей инфраструктурой, выдержавшей существенное стресс-тестирование, а не фантазией, описанной в резюме. Дэвид Андерсон, чьи наработки было решено использовать, был не просто ученым-теоретиком, но имел реальный опыт организации вычислений огромного масштаба.

Позднее в 2005 году, Аллен в сотрудничестве с Андерсоном и Алессандрой Папа были награждены грантом национального научного Фонда США (NSF), чтобы поддержать развитие проекта Einstein@Home. Совместная поддержка NSF иобщества Макса Планка позволило Einstein@Home развиваться: с момента своего запуска в 2005 году он вырос до уровня одного из четырех крупнейших вычислительных проектов в мире, независимо от того, измерять ли количеством участвующих добровольцев, вычислительной мощностью или научными результатами, опубликованными в ряде работ.

Название Einstein@Home первоначально предложил Ричард Дюпьи, в то время постдок LIGO, а в настоящее время работающий в области финансов. С 2008 года Einstein@Home также занимается поиском радиопульсаров, а с 2011 года игамма-лучевых пульсаров.

 Инфраструктура

Хотя программное обеспечение, на котором основан Einstein@Home - Открытая инфраструктура для сетевых вычислений из Беркли (BOINC) - может управлять небольшими и средними проектами, работающими на одном сервере, проектразмера Einstein@Home требует значительно больших усилий.

Einstein@Home имеет в своем составе около десятка серверов, расположенных в двух разных местах за много километров друг от друга: UWM (Винсконсинский Университет) в США, и AEI (Институт Альберта Эйнштейна) в Ганновере, Германия. Все основано на большой базе данных. Три компьютера были специально построены и настроены для управления этой базой данных: активный "мастер", «ведомый», который мог бы легко стать мастером в течение нескольких минут, и один запасной - для надежности.

Каждый поисковый эксперимент имеет свой собственный "сервер загрузки", от которого клиенты получают данные для последующей обработки.

Вся инфраструктура должна строиться, поддерживаться и постоянно дорабатываться в соответствии с изменяющимися требованиями ученых, одновременно приспосабливаясь к постоянно возрастающей вычислительной мощности, предлагаемой клиентами. Почти каждый новый поиск имеет свои уникальные требования, и даже одна новая особенность в научном применении часто требует многих изменений на стороне сервера. Исправления и улучшения поисковых кодов включаются и развертываются на лету. Наконец, для того, чтобы получить максимальную вычислительную мощность от ресурсов, прикрепленных к Einstein@Home, проводится постоянная работа, чтобы использоватьулучшения в существующих и новых технологиях, таких как GPU и мобильные устройства. Поиски проекта Einstein@Home

Непрерывные волновые гравитационные сигналы

Поиск непрерывных сигналов гравитационных волн (GW) в вычислительном отношении имеет определенные ограничения и требует относительно небольших данных при очень продолжительном времени их обработки. Это делает задачу очень подходящей для проекта добровольных распределенных вычислений.

Мы всегда развертывали наши ультрасовременные поиски на Einstein@Home. Во время написания этой статьи поиск “в эфире” является вторым продолжительным этапом поиска точек-кандидатов по всему небу. Наши усилия сконцентрированы на диапазоне нескольких сотен Гц вокруг самой высокой области чувствительности датчика, так называемого “ведра”. Мы выбрали 16 миллионов самых многообещающих точек из этой категории и теперь выполняем иерархию последующих этапов. Число шумовых кандидатов, которые выживают после каждой стадии, уменьшает их количество, а также неопределенность в параметрах сигнала.

Работа по проектированию характеристик и профилей следующего этапа таким образом, чтобы очередное продолжение было готово для запуска, поскольку текущая стадия уже заканчивается, оказала большое давление на команду анализа данных проекта: Ирен Ди Пальма, Шинейд Уолш, М.Алессандра Папа и Хайнц-Бернд Эггенштайн встречались в течение нескольких часов каждую неделю, чтобы обсудить результаты и оценить, как они влияют на планы относительно следующей стадии. Много этих встреч проходит через селекторные совещания: Ирен сейчас находится в Риме, Шинейд в Милуоки (США), а Хайнц-Бернд и М.Алессандра работают в Ганновере. Это было роскошью, что все они оказались под одной крышей в течение двух недель в начале мая!

Радиосигналы.

Первое (не гравитационное) расширение поисковых усилий в проекте Einstein@Home для нейтронных звезд родилось в начале 2008 благодаря сотрудничеству с Джеймсом Кордесом - астрономом Корнелльского университета и в то время председателем консорциума PALFA. Этот международный проект использует данные из Аресибо – самого большого однозеркального радиотелескопа в мире – чтобы найти новые пульсары.

В 2008 году консорциум PALFA имел в своих руках данные за 4 года, и ожидал собрать еще больше, так как их «тарелка» сканировала нашу Галактику с беспрецедентной чувствительностью. Анализ этого огромного объема данных оказался сложным для вычислительных мощностей, которыми располагал консорциум.

Для пульсаров с близкими двойными орбитами – астрофизически самых интересных – вычислительная задача была особенно трудна: никто не был в состоянии провести надлежащий поиск. Аллен и Корд скоро поняли, что огромная вычислительная мощность Einstein@Home идеально подходит для этой задачи. Вернувшись в AEI, небольшая группа постдоков и аспирантов, включая Книспель, быстро превратила идею в реальность, и в течение года были готовы выпустить новый поиск – «на волю».

В марте 2009 “Поиск двойных Пульсаров из набора данных Аресибо” был официально запущен в проекте Einstein@Home и начал обрабатывать накопленные данные. Поиск предназначался для радиопульсаров в наборах из двух тел с короткими орбитальными периодами всего 11 минут и уточнял более ранние исследования. Это заимствовало методы анализа данных у GW, таких как параметры метрики пространства, банк шаблонов и статистика их обнаружения.

Сначала были вновь открыты уже известные пульсары и это обеспечило полезную проверку на правильность функционирования поискового конвейера. Потребовалось чуть больше года, пока первый новый радио-пульсар по имени J2007+2722 не был обнаружен в проекте Einstein@Home в июле 2010. Это эпохальное открытие, не только для проекта, но и для добровольных распределенных вычислений в целом, было обнародовано только несколько недель спустя в короткой статье в «Science». J2007+2722 был необычным пульсаром – скорее всего один выброшенный из двухкомпонентной системы, когда ее звезда-компаньон взорвалась в сверхновую. Во время написания той заметки, Einstein@Home выловил второй пульсар, опять редкого вида. С тех пор проект нашел в общей сложности 27 радио-пульсаров в данных PALFA из Обсерватории Аресибо.

Einstein@Home также проанализировал архивные данные от радиотелескопа Паркса CSIRO в восточной Австралии. Многолучевое исследование пульсаров Парксом проводилось в 1990-х и несколько сотен пульсаров были найдены с помощью этих данных, которые затем несколько раз повторно анализировались. Einstein@Home делал попытку поиска между концом 2010 и серединой 2011 годов, и открыл 24 пульсара, которые были пропущены предыдущими попытками поиска, шесть из обнаруженных пульсаров были в двойных системах.

Для анализа данных телескопа Паркс было впервые использовано приложение для видеокарт волонтеров (GPU). Это приложение улучшалось в течение долгого времени и теперь работает полностью на GPU, достигая пятидесятикратного ускорения поиска.

С 2013 года Einstein@Home для задачи поиска пульсаров также имеет Android-приложение, которое позволяет добровольцам использовать свои смартфоны или планшеты для помощи проекту. В то время как вычислительная мощностьодного конкретного устройства является относительно низкой, их огромное количество может компенсировать этот недостаток, и, возможно, на самом деле быть будущим распределенных добровольных вычислений.

В настоящее время поиск радио-пульсаров исчерпал отставание данных обсерватории Аресибо и обрабатывает новые данные, по мере их поступления. Кроме того, архивные наборы данных от Паркса были повторно проанализированы по расширенному пространству параметров.

Гамма-лучевые сигналы

 Большинство нейтронных звезд до 2008 были обнаружены как радиопульсары, но было известно, что некоторые из них также испускают импульсные высокоэнергетические гамма-лучи. Хотя точный механизм гамма-излучения до сих пор неясен, поиск излучения высоких энергий открывает новые возможности для открытия нейтронных звезд.

В 2008 НАСА запустило космический гамма-телескоп Ферми на низкую околоземную орбиту. Одним из главных научных инструментов Ферми является Large Area Telescope (LAT), который сделал улучшенные исходные каталоги за последние годы. В них пульсар-кандидаты появляются как неопознанные точечные источники с характерным энергетическим спектром.

Чтобы идентифицировать такие источники как пульсары, нужно проследить модуляцию времени прибытия гамма-фотонов периодом вращения нейтронной звезды – контрольный признак луча пульсара, несущегося по LAT. Однако в отличие от радиопульсаров, только очень немного фотонов зарегистрированы для каждого источника. Как правило, LAT обнаруживает примерно 1000 фотонов в год от источника. Другими словами, для пульсара с периодом 100 Гц единственный фотон регистрируется каждые 3,000,000 вращений!

Это означает, что объем данных для поиска очень мал. Тем не менее, слепые поиски периодичностей в малонаселенных выборках многолетних наборов данных требует, чтобы были просканированы огромные объемы параметров с очень высоким разрешением.

Так как эта проблема требует проводить много вычислительных циклов с очень маленькими входными данными, она идеально подходит для проекта Einstein@Home.

В середине 2011 года, Einstein@Home начал искать гамма-пульсары в данных Ферми. Это предприятие началось со встречи на конференции. В начале декабря 2010 года, Хольгер Плетч был на 25-й симпозиуме штата Техас порелятивистской астрофизике в Гейдельберге. Он получил свою докторскую степень в АЕI в Ганновере и разработал новые эффективные методы вычислительного поиска для непрерывных GW в проекте Einstein@Home.

В Гейдельберге, Плетч участвовал в разговоре о наблюдениях гамма-лучей пульсаров с Лукасом Гуиллемотом, в то время постдоком в радиоастрономическом Институте Макса Планка в Бонне.

Уже совместно Плетч и Аллен в 2009 г. указали, что предложенный метод поиска GW мог бы также быть применим к поиску гамма-лучевых пульсаров. Во время разговора с Гуиллемотом Плетч решил, что будет активно заниматься этой линией исследования. Плеч и Гуиллемот обсудили идею за ужином и тем же вечером сделали некоторые первые вычисления (в общих чертах) и проверили свою начальную догадку.

Тесное сотрудничество возникло в течение последующих месяцев, когда они реализовали новые программы поиска и подготовили данные для первого поискового пробега на кластере Атлас в Ганновере. В начале 2011 года, как только их поиск начал работать, сразу же стали находиться пульсары в данных Ферми, которые в предыдущие анализы были пропущены. Через несколько месяцев работы было открыто десять новых гамма-пульсаров, которые в то время составляли около трети всех известных подобных пульсаров, найденных только по их  гамма-излучению.

Этот быстрый успех продемонстрировал огромный потенциал нового метода поиска.

Это также послужило мотивацией для перемещения поиска на базу проекта Einstein@Home, обещая еще более глубокие обнаружения большего числа целей. Для использования в полной мере мощности Einstein@Home команда разработчиков провела лето, портируя аналитический код на среду BOINC. К августу 2011 первые задания поиска Фермиевского гамма-лучевого пульсара (FGRP) были отправлены на компьютеры волонтеров проекта.

В ноябре 2013 г. команда ученых Einstein@Home и Ферми опубликовала информацию об открытии четырех гамма-лучевых пульсаров, ни один из который не испускал радиоволн. С тех пор поисковый метод был значительно усовершенствован, чтобы повысить его эффективность. В настоящее время поиск FRGP на Einstein@Home анализирует ценность 6 летних данных Ферми от 300 “пульсароподобных” источников. Последний поиск также использует недавно выпущенные фермиевские данные с улучшенными оценками галактического фона гамма-излучения. Учитывая предыдущий успех, хорошо гарантирован оптимизм для новых открытий.

Эти гамма-лучевые пульсары, как правило, одни из самых энергичных и довольно близких нейтронных звезд. Поэтому – замкнем круг – эти открытия знакомят нас с объектами, которые также обещают приблизить нас к цели – обнаружению непрерывных гравитационных волн.

С июля 2013 поиск радио-пульсаров в проектеEinstein@Home доступен для устройств на базе Android. Чтобы использовать Ваш смартфон или планшет, загрузите приложение BOINCс Playstore и выберите Einstein@Home из списка проектов.

http://www.boinc.ru

http://forum.boinc.ru/default.aspx?g=mytopics

http://boinc.berkeley.edu/download.php

http://www.boinc.ru/doc/boinc/boinc_setup.htm

Array

На главной странице сайта последняя новость от марта 2019 года. По открытиям нет новостей с 2016 года. На Вики так же. Может где-то еще можно посмотреть информацию по открытиям?

Array

ВИДЕО: ПОИСК НЕПРЕРЫВНЫХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН
Представлено 13 мая 2020 года 12:27:32 UTC
Мы сделали видео, где некоторые члены нашей исследовательской группы описывают, что мы ищем, как и почему мы это делаем. Это доступно на YouTube. Это на английском языке, но субтитры доступны на китайском, английском, немецком, хинди, итальянском, малаялам и персидском.
https://www.youtube.com/watch?v=7xIAHdDipNg

Array