ѕо¤сненн¤ скр≥нсейвера SETI@home
јнал≥з даних
÷¤ секц≥¤ скр≥нсейвера - м≥сце де в≥дображаютьс¤ вс≥ обчисленн¤. ” той час, ¤к дв≥ перш≥ секц≥њ встановлюють та не зм≥нюютьс¤ прот¤гом обчисленн¤ одного блоку даних ц¤ секц≥¤ динам≥чно оновлюЇтьс¤ у в≥дпов≥дност≥ до роботи ¬ашого комп'ютера над даними. ÷¤ секц≥¤ м≥стить всю ≥нформац≥ю щодо того, що робить програма над даними у поточний момент ≥ робитьс¤ це на прот¤з≥ всього часу обчисленн¤ даних. —постер≥ганн¤ за ц≥Їю секц≥ю допоможе ¬ам зрозум≥ти, що робить SETI@home з ус≥ма даними.
ўо зараз робить скр≥нсейвер?
¬ерхн≥й р¤док секц≥њ по¤снюЇ що саме зараз робить скр≥нсейвер. ¬≥н може вказувати на дек≥лька процедур. Ќижче надано перел≥к цих процедур з по¤сненн¤ми що кожна з них означаЇ.
Scanning Result Header File
(—кануванн¤ заглавного файлу результат≥в)
оли запускаЇтьс¤ SETI@home (або коли ¬и запускаЇте програму вручну) скр≥нсейвер повинен ¤кось визначити на ¤кому м≥сц≥ блоку даних в≥н перервав обчисленн¤. ўоб знайти цю ≥нформац≥ю в≥н читаЇ файл ¤кий знаходитьс¤ у вас на жорсткому диску. ѕ≥сл¤ цього скр≥нсейвер починаЇ працювати з того ж м≥сц¤ на ¤кому зупинивс¤ останнього разу залишаюч≥ вс≥ дан≥ на екран≥ недоторканими.
Connecting To Server
(«'Їднанн¤ з сервером)
оли ¬и це бачите, скр≥нсейвер намагаЇтьс¤ п≥д'Їднатись до сервера даних SETI@home.
Receiving Data
(ќтриманн¤ даних)
оли ¬и бачите цей напис це означаЇ, що сервер даних SETI@home надсилаЇ ¬ам блок даних. ћи надсилаЇмо ¬ам б≥л¤ 350 к≥лобайт даних записаних рад≥отелескопом та близько 1 кЅ даних що описують сам блок (час запису даних телескопом, координати джерела сигналу, базову частоту блока даних, ≥ т.п.).
Doing Baseline Smoothing
оли ¬и отримуЇте новий блок даних з сервера в Ѕерл≥, у ньому зм≥шан≥ сигнали вс≥х тип≥в. Ќас ц≥кавл¤ть лише вузкополосн≥ сигнали. ћи в≥римо, що саме так≥ вузкополосн≥ сигнали використовують позаземн≥ цив≥л≥зац≥њ дл¤ свого зв'¤зку. « ≥ншого боку, широкополосн≥ сигнали б≥льш притаманн≥ до природних процес≥в у ¬сесв≥т≥. ўоб позбутис¤ широкополосних шум≥в, скр≥нсейвер робить щось нагадуюче "усередненн¤" даних ≥ це дозвол¤Ї позбутис¤ широкополосного шуму та зробити вузкополосн≥ сигнали нижче (або вище) ¤когось "базового" р≥вн¤. ƒо того ж на прот¤з≥ 107 секунд запису сигнал ≥ноду буваЇ сильн≥шим а ≥нод≥ слабк≥шим. Ѕазове згладжуванн¤ приводить њх ус≥ до одного р≥вн¤. ÷е найперша р≥чь ¤ку робить програма з даними п≥сл¤ того ¤к ¬и отримаЇте блок даних ≥ зазвичай це робитьс¤ лише раз над кожним з блок≥в. ƒе¤к≥ кл≥Їнтськи верс≥њ (так≥ ¤к Mac кл≥Їнт) не збер≥гають зладжен≥ дан≥ у RAM та повинн≥ переобчислювати њх кожного разу коли скр≥нсейвер запускаЇтьс¤. ѕанель прогресу праворуч дозвол¤Ї спостер≥гати ¤к далеко зайшов комп'ютер виконуючи цю процедуру.
Computing Fast Fourier Transform
(ќбчисленн¤ швидкого перетворенн¤ ‘ур'Ї, FFT)
÷е коли вс¤ робота зроблена. ƒан≥ ¤к≥ ¬и отримали в≥д телескопа зм≥нюютьс¤ за часом, так ¤к л≥н≥¤ на осцилограф≥, що б≥гаЇ вгору-вниз у в≥дпов≥дь на ¬аш голос, що ¤кий транслюЇтьс¤ кр≥зь м≥крофон. ¬ цьому випадку час спливаЇ вздовж горизонтальноњ в≥с≥ (’) а сила сигналу вздовж горизонтальноњ в≥с≥ (Y) (сила сигналу - тиск пов≥тр¤ на м≥крофон). Ќеоброблений сигнал, що отримуЇ рад≥отелескоп не дуже корисний дл¤ нас. ƒл¤ нас було б б≥льш корисним бачити чи Ї пост≥йний та гучний "тон" в межах сигналу. “аким чином, краще було б спростер≥гати за граф≥ком у ¤кого вздовж горизонтальноњ в≥с≥ ’ в≥дкладено частоту а вздовж вертикальноњ в≥с≥ Y - потужн≥сть. Ѕудь ¤кий п≥к на цьому граф≥ку буде гучним сигналом з≥ своЇю частотою.
ўоб перетворити дан≥, що базуютьс¤ на час≥ у дан≥, що базуютьс¤ на частот≥, ми використовуЇмо взаЇмну комплексну математичну операц≥ю що маЇ назву швидкого перетворенн¤ ‘ур'Ї або, за англ≥йською абрев≥атурою FFT (fast fourier transform). ƒл¤ того щоб отримати б≥льше ≥нформац≥њ про швидке перетворенн¤ ‘ур'Ї, будь-ласка ознайомтесь з п≥дручником з цифрового обробленн¤ сигнал≥в.
–езультатом цього процесу Ї граф≥к, що знаходитьс¤ у найнижч≥й секц≥њ скр≥нсейвера. ¬и маЇте знати дек≥лька ц≥кавих речей про FFT. Ќа початку обробки блока даних, ми робимо 15 р≥зних FFT, кожна з них оброблюЇ дан≥ з р≥зною точн≥стю. ми починаЇмо шукати детал≥ так≥ маленьк≥ ¤к ≥нтервал у 0,07 √ц. ™ компром≥си коли ¬и робите цей вид анал≥зу. якщо ¬и хочете бути дуже точним з визначенн¤м частоти, потр≥бно б≥льше часу дл¤ проведенн¤ обчислень. ѕри дозвол¤ючоњ здатност≥ за частотою у 0.075 √ц, ми повинн≥ продивл¤тись шматочки данох довжиною у 13,42 секунди. ƒл¤ повного анал≥зу нашого блоку даних (107 секунд), необх≥дно зробити 8 FFT. оли ми знижуЇмо дозвол¤ючу здатн≥сть за частотою до 0,14 √ц ми отримуЇмо шматочки даних довжиною 6,7 секунди. “епер ми маЇмо нижчу дозвол¤ючу здатн≥сть за частотою, але маЇмо вищу за часом. ” цьому випадку к≥льк≥сть FFT подвуюЇтьс¤ та дл¤ того щоб покрити весь блок даних потр≥бно 16 FFT. ” нашому анал≥з≥ ми дивимось у 15 р≥зних дозвол¤ючих здатност¤х за частотою (0.075, 0.15, 0.3, 0.6, 1.2, 2.5, 5, 10, 20, 40, 75, 150, 300, 600 та 1200 √ц). « кожним зниженн¤м дозвол¤ючоњ здатност≥ за частотою ми повинн≥ подвоювати к≥льк≥сть FFT щоб покрити наш≥ 107 секунд даних. «агальна к≥льк≥сть здр≥бнювань Ї запаморочливою.
≤ знову панель прогресу дозвол¤Ї ¬ам д≥знатись наск≥льк≥ далеко зайшов комп'ютер при обчисленн≥ кожного з FFT. “акож ¬и можете дивитись ¤к FFT акумулюютьс¤ на граф≥ку у нижн≥й секц≥њ.
Chirping Data
(„≥рпуванн¤ даних)
Ќавр¤дчи планета ≥ншоњ цив≥л≥зац≥њ знаходитьс¤ у стан≥ спокою в≥дносно «емл≥. як ¬и знаЇте людство ≥снуЇ на планет≥, що обертаЇтьс¤ навколо своЇњ в≥с≥ та навколо —онц¤ ¤ке, в свою чергу, обертаЇтьс¤ навколо центра нашоњ √алактики. ћи можемо припустити, що наш≥ позаземн≥ друз≥ знаход¤тьс¤ у под≥бн≥й ситуац≥њ.
“аким чином, ус≥ ц≥ рухи впливають на сигнал, що надсилаЇтьс¤ рухаючимс¤ джерелом та отримуЇтьс¤ рухаючуюс¤ планетою. ÷е допплер≥вський ефект. ¬и безперечно знайом≥ з цим ефектом ¤кщо чули гудок автомоб≥льного клаксона коли автомоб≥ль проњзджаЇ повз ¬ас. „астота, або висота звуку зм≥нюютьс¤ коли машина перем≥щуЇтьс¤. ¬и можете вийти та спробувати сам≥. —таньте з одного боку вулиц≥≥ ≥ слухайте ¤к друз≥ проњзд¤ть повз вас ≥з гудком. ¬и також можете спробувати проњхати вздовж пост≥йного джерела звуку (того ж автомоб≥льного гудка) ≥ також почуЇте ¤к зм≥нюЇтьс¤ тональн≥сть звуку. ÷е в≥дносна швидк≥сть, це важливо.
’оча наш≥ позаземн≥ друз≥ не гуд¤ть в нашу сторону, вони до нас надсилають волни (електромагн≥тн≥ волни). ѓх сигнали будуть спотворен≥ внасл≥док руху наших двох систем так само ¤к спотворюЇтьс¤ сигнал автомоб≥льного гудка. ўоб розплутати це скринсейвер SETI@home анал≥зуЇ дан≥ багато раз≥в перебираюч≥ р≥зноман≥тн≥ доплер≥вськи прискоренн¤. ‘актично, скр≥нсейвер бере необроблен≥ дан≥ ≥ математично "розбираЇ" визначене доплер≥вське прискоренн¤ або "ч≥рп" ("chirp"). ѕот≥м скр≥нсейвер передаЇ оброблен≥ дан≥ до стандартноњ процедури FFT (Fast Fourier Transform). ÷е називаЇтьс¤ "деч≥рпуванн¤м" даних. SETI@home намагаЇтьс¤ робити це у багатьох точках м≥ж -50 √ц/сек та +50 √ц/сек. ѕри найкращ≥й дозвол¤юч≥й здатност≥ за частотою у 0.075 √ц ми перев≥р¤Їмо 21639 р≥зних величин доплер≥вського прискоренн¤ м≥ж -20 √ц/сек та +20 √ц/сек, також у цьому ≥нтервал≥ перев≥р¤Їтьс¤ 5409 р≥зних величин доплер≥вського прискоренн¤ при наступн≥й дозвол¤юч≥й здатност≥ за частотою (0,15 √ц)! ѕоза ≥нтервалом -20 √ц/сек - +20 √ц/сек ц≥ дв≥ дозвол¤юч≥ здатност≥ не перев≥р¤ютьс¤ але перев≥р¤ютьс¤ б≥льш груб≥ дозвол¤юч≥ здатност≥ у ≥нтервал≥ м≥ж -50 √ц/сек та +50 √ц/сек загальною к≥льк≥стю величин доплер≥вського прискоренн¤ 31561!!!
Searching For Gaussians
(ѕошук гаусс≥ан)
як було коротко по¤снено у секц≥њ про швидке перетворенн¤ ‘ур'Ї, коли розр≥знююча здатн≥сть за частотою б≥льш груба, розр≥знююча здатн≥сть за часом краща. оли розр≥знююча здатн≥сть за часом достатньо велика, ми можемо почати пошук чи Ї серед даних сигнали, що стають б≥льш сильн≥шими або б≥льш слабк≥шими прот¤гом 12 секунд коли точка зв≥дки в≥н надходить, проходить кр≥зь поле зору телескопа. ÷е найкращ≥й тест ¤кий може про¤снити чи маЇ цей сигнал позаземне походженн¤, ци це просто ¤вище ≥нтерференц≥њ в≥д земного джерела. «емний сигнал не буде становитись сильн≥ше або слабк≥ше прот¤гом 12 секунд ¤к≥ нас ц≥кавл¤ть. ÷≥ перев≥рки апроксимац≥њ кривоњ дають можлив≥сть побачити чи стаЇ сигнал сильн≥ше та слабк≥ше прот¤гом 12 секунд. ÷ей тест використовують лише дл¤ частотноњ дозвол¤ючоњ здатност≥ у 0,59 √ц або вище.
« того моменту, ¤к ми почали шукати так≥ 12-секундн≥ "гаус≥ани", ¬аш≥ 107 секунд даних перекривають попередн≥й та наступний блоки даних на 15 секунд. “аким чином, ми набуваЇмо впевненост≥, що не втратимо важливий сигнах у раз≥ перериванн¤ його всередин≥.
Searching For Pulses / Triplets
(ѕошук пульсац≥й/триплет≥в)
ўе одною особлив≥стю кл≥Їнськоњ верс≥њ SETI@home це пошук пульсай у рад≥осигналах (тобто сигнал≥в, що повторюютьс¤). Ќаш≥ ≥ншопланетн≥ друз≥ не будуть надсилати до нас спок≥йний р≥вний сигнал. Ќайшвидше, вони надсилатимуть сер≥њ пульсац≥њ з короткими або довгими ≥нтервалами. ÷е б≥льш економно з точки зору витрат енерг≥њ, ¤кщо ц≥ сигнали надсилаютьс¤ ≥нтенсивно (до того ж, ¤кщо вони надсилають сигнали ≥нтенсивно, то хто знаЇ ¤к≥ ц≥ сигнали!) ÷ей тест (¤к ≥ тест дл¤ гаус≥ан) використовують лише дл¤ частотноњ дозвол¤ючоњ здатност≥ у 0,59 √ц або вище.
÷е останнЇ, що можна побачити у перш≥й л≥н≥њ панел≥ анал≥зу даних.
Doppler Drift Rate
(ƒоплер≥вський зсув частоти)
ƒругий р¤док панел≥ анал≥зу даних м≥стить поточний доплер≥вський зсув частоти ("Doppler drift rate"). ѕерш≥ тести ¤к≥ проводитьс¤ з даними проводитьс¤ при зсуву частоти у 0 √ц/сек. —игнали, що не мають прискоренн¤ частоти б≥льш всього схож≥ на сигнали джерел рад≥очастотноњ ≥нтерференц≥њ (RFI) з передавач≥в, що знаход¤тьс¤ на «емл≥. ћ≥ж зсувами у -10 √ц/сек. та +10 √ц/сек. ми перев≥р¤Їмо вс≥ 15 частотних дозвол¤ючих здатностей з прир≥стом доплер≥вського зсуву у 0,002 √ц/сек м≥ж Ўвидкими перетворенн¤ми ‘ур'Ї. ћ≥ж +-10 та +-50 ми робимо прир≥ст у 0,296 √ц/сек.
Frequency Resolution
(ƒозвол¤юча здатн≥сть за частотою)
ƒругий р¤док також розпов≥сть вам про поточну частотну дозвол¤ючу здатн≥сть (ширина полоси) ¤ка використовуЇтьс¤ у розрахунках. ¬и вже знаете, що б≥льш≥сть часу ми обчислюЇмо швидке перетворенн¤ ‘ур'Ї з дозвол¤ючою здатн≥стю за частотою 0.075 √ц. « кожних 4 перетворень ми повинн≥ робити одне з дозвол¤ючою здатн≥стю 0.14 √ц. « кожних 16 перетворень потр≥бно робити одне з дозвол¤ючою здатн≥стю 0.29 √ц. « кожних 64 перетворень... ну спробуйте порахувати сам≥. ѕам'¤тайте, що ми працюЇмо з 15 р≥зними дозвол¤ючими здатност¤ми (0.075, 0.15, 0.3, 0.6, 1.2, 2.5, 5, 10, 20, 40, 75, 150, 300, 600, та 1200 √ц). ћи продивл¤Їмось дв≥ найкращих дозвол¤ючих здатност≥ (0.075 √ц та 0.15 √ц) коли доплер≥вський частотний зсув б≥льше н≥ж 10 √ц/с або менше н≥ж -10 √ц/с.
Analysis Results
(–езультати анал≥зу)
Ќаступна частина панел≥ анал≥зу даних показуЇ пром≥жн≥ результати про знайден≥ найкращ≥ гаус≥ани, пульси та тр≥плети. ÷¤ частина панел≥ дублюЇ вс≥ три, але т≥льки коли Ї значн≥ результати. Ќаприклад, ¤кщо немаЇ жодного значного тр≥плету, ¬и не побачите в≥дображен¤ даних про тр≥плети.
Best Gaussian
(Ќайкраща гаусс≥ана)
якщо сигнал сильн≥ше за середн≥й р≥вень шуму ≥ також стаЇ сильн≥шим а пот≥м слабшаЇ зг≥дно вигл¤ду гаус≥ани коли об'Їкт проходить над променем спр¤мованост≥ телескопа, це дуже ц≥каво!
„исло позначене ¤к "power" ("потужн≥сть") вказуЇ нам наск≥льки сигнал вище в≥дносно обчисленоњ середньоњ потужност≥. „исло позначене ¤к "fit" ("в≥дпов≥дн≥сть") вказуЇ наск≥льки зростанн¤ та пад≥нн¤ сигналу в≥дпов≥даЇ ≥деальн≥й гаусс≥ан≥ (гауссов≥њ крив≥й, крив≥й нормального розпод≥ленн¤). „им менше число "в≥дпов≥дност≥" тим краще в≥дпов≥дн≥сть. (÷е фактично метод хи-квадрат, тобто метод, що визначаЇ наск≥льк≥ далеко знаход¤тьс¤ дан≥ в≥д ≥деальноњ гаусс≥ани.) Ќав≥ть ¤кщо ¬и побачите сильний п≥к та низьке число в≥дпов≥дност≥, не потр≥бно дзвонити на телебаченн¤ та розпов≥дати всьому св≥тов≥ що ¬и знайшли ≥ншопланет¤н. Ѕудь ¤кий сигнал повинен бути перев≥рений (дек≥лькома шл¤хами) щоб виключити джерела рад≥очастотноњ ≥нтерференц≥њ (RFI) ќск≥льки шум ≥нод≥ може симулювати гаусс≥ани, ми встиновили пор≥г, щоб подавл¤ти хибн≥ результати. якщо сигнал сильн≥ше за р≥вень середнього шуму у 3.2 рази та маЇ в≥дпов≥дн≥сть краще (менше) за 10, дан≥ про нього повертаютьс¤ з≥ скр≥нсейвера до сервера у Ѕеркл≥.
√раф≥к нижче потужност≥ та числа в≥дпов≥дност≥ в≥дображаЇ криву що в≥дпов≥даЇ анал≥зу так ¤к в≥н проходить та в≥дображаЇ найкращу гаус≥ану дл¤ цього блоку ≥нформац≥њ. ѕам'¤тайте: якщо телескоп п≥д час спостереженн¤ рухаЇтьс¤ по небу дуже швидко, або дуже пов≥льно граф≥ки не будуть в≥дображатись.
„ервона л≥н≥¤ показуЇ реальн≥ дан≥ - потужн≥сть при дан≥й частот≥. ÷ей граф≥к зворотн≥й до фронтальноњ частини граф≥ку внизу панел≥ скр≥нсейвера. ÷ей граф≥к зм≥нюЇтьс¤ кожного разу коли гаус≥ана переходить до новоњ частоти. б≥ла л≥н≥¤ вказуЇ найкращу гаусс≥ану дл¤ цих даних, тобто те, що знайшов ¬аш скр≥нсейвер.
¬ кожн≥й точц≥ даних ми випробуЇмо нову в≥дпов≥дн≥сть. ви можете це побачити коли б≥ла л≥н≥¤ дуже швидко зм≥нюЇтьс¤. якщо анал≥з не буде проходити наст≥льки швидко, ви будете бачити гаусс≥ану (вигин б≥лоњ л≥н≥њ), що рухаЇтьс¤ по граф≥ку зл≥ва направо, так ми намагаЇмось знайти найкращу в≥дпов≥дн≥сть у даних.
Best Pulse
(Ќайкраща пульсац≥¤)
ўоб знайти р¤д слабких повторюючихс¤ пульсац≥й, скр≥нсейвер SETI@home використовуЇ спец≥альний тест, що носить назву алгоритму швидкого згортуванн¤. якщо програма знаходить ланцюг пульсац≥й, що повторюютьс¤, вона описуЇ пульсац≥ю з≥ вс≥Їю статистикою.
„исло, що позначено ¤к "потужн≥сть" вказуЇ наск≥льки пульсац≥¤ сильн≥ше за середн≥й базову потужн≥сть, що була обчислена раш≥ше. „исло позначене ¤к "period" ("пер≥од") вказуЇ наск≥льк≥ пульси знаход¤тьс¤ далеко один в≥д одного (у секундах).ќск≥льки ≥ рад≥очастотна ≥нтерференц≥¤ та випадковий шум можуть симулювати пульсуючий сигнал, ми також встановили пор≥г чутливост≥. ÷ей пор≥г обчислюЇтьс¤ динам≥чно ≥ залежить в≥д пер≥оду та к≥лькост≥ раз≥в сгорнен¤ даних. (ƒл¤ математик≥в це означаЇ ≥нвертовану функц≥ю, в≥дому ¤к "незавершена гамма-функц≥¤"). «наченн¤ к≥льк≥сноњ оц≥нки (score) пульсу означаЇ в≥дношенн¤ ампл≥туди пульсу до р≥вн¤ цього порогу. ѕ≥льсац≥њ з к≥льк≥сною оц≥нкою вище за 1 будуть в≥дображатись на скр≥нсейвер≥ та будуть повернен≥ до Ѕеркл≥.
√раф≥к нижче значенн¤ потужност≥, пер≥оду та к≥льк≥сноњ оц≥нки в≥дображаЇ анал≥з пульсац≥й так ¤к в≥н проходить, а також в≥дображаЇ найкращу пульсац≥ю у даному блоку даних. ѕам'¤тайте: ¤кщо не знайдено жодноњ значноњ пульсац≥њ, не буде в≥дображено жодного граф≥ку.
“ак ¤к ≥ описан≥ вище гаусс≥ани, червона л≥н≥¤ вказуЇ фактичн≥ дан≥ - потужн≥сть при дан≥й частот≥. Ќа в≥дм≥нн≥сть в≥д гаус≥ани, цей граф≥к не буде в≥дображати ус≥ 107 секунд даних, а лише в≥добразить два пер≥оди пульсац≥њ. ¬и будете бачити серед шуму два п≥ка. ѕрава та л≥ва сторона граф≥ка будут однаков≥. ¬≥дображенн¤ двох пер≥од≥в робить легшим в≥зуальне сприйн¤тт¤ пульсац≥њ.
ƒл¤ б≥льш техн≥чного опису анал≥зу даних SETI@home дивитьс¤ ƒокументац≥ю з обстеженн¤ неба SETI@home.
Best Triplet
(Ќайкращий тр≥плет)
ѕрограма SETI@home робить ще один анал≥з на пульсац≥ю. ¬≥н шукаЇ три однаково розташован≥ ≥мпульси. ўоб зробити це, скр≥нсейвер анал≥зуЇ кожну пару ≥мпульс≥в, що мають потужн≥сть вище пороговоњ. ѕрограма шукаЇ ще один ≥мпульс м≥ж двома ≥мпульсами. якщо один такий знайдетьс¤, результати будуть в≥дправлен≥ назад у Ѕеркли.
якщо тр≥плет знайдено, панель вказуЇ потужн≥сть пульсац≥њ (в≥дносно до базового р≥вн¤ шуму) та час м≥ж п≥льсац≥¤ми (пер≥од) у секундах.
√раф≥к що розташовано п≥д значенн¤м потужност≥ та пер≥оду може в≥дображувати найкращ≥й знайдений тр≥плет. “ри пульсац≥њ будуть позначен≥ короткими жовтими в≥дм≥тками. ѕам'¤тайте: ¤кщо не знайдено жодноњ значноњ пульсац≥њ, на граф≥ку н≥чого не буде в≥дображено.
