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Ver el libro viejo
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SETI@HOME Búsqueda de vida inteligente
¿ Cómo funciona SETI@home
?
Escrito por
Ron Hipschman
El Problema — Montañas de Datos
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Muchos de los proyectos
SETI que existen hoy, incluido esos en grandes computadoras de la UC
Berkeley, analizan datos de telescopios en tiempo real. Ninguno de esos
computadores busca demasiado profundo en los datos de señales débiles y
tampoco buscan en un gran número de tipos de señales (de las que
hablaremos luego...). La razón para que así sea es que están limitados
por la cantidad de "potencia de proceso" disponible para análisis de
datos. Para investigar todas las señales débiles se necesita una gran
cantidad de proceso por computador. Se necesitaría un monstruoso
supercomputador para realizar este trabajo. Los programas SETI nunca se
podrían permitir construir, o comprar, esa potencia de proceso. Pero hay
algo que pueden hacer. En vez de un computador enorme haciendo el
trabajo, podrían usar un computador pequeño aunque necesitara más tiempo
conseguirlo. Pero entonces los datos se irían amontonando. Y que pasaría
si usaran MUCHOS computadores pequeños, trabajando simultáneamente en
diferentes partes del análisis? Donde puede el equipo SETI probablemente
encontrar los miles de computadores que necesitarían para analizar los
datos que llegan continuamente desde Arecibo?
El equipo SETI de la UC
Berkeley ha descubierto que ya hay miles de computadores que podrían
estar disponibles. Muchos de estos computadores pasan la mayor parte del
tiempo viendo cruzar tostadoras a través de sus pantallas sin realizar
absolutamente nada y consumiendo electricidad. Aquí es donde SETI@home
(y usted!) aparecen. El proyecto SETI@home espera convencerle de que nos
permita tomar prestado su computador mientras usted no lo use y nos
ayude en la "…búsqueda de nuevas formas de vida y civilizaciones."
Conseguimos esto con un protector de pantalla que coge un "trozo" de
datos de nuestro servidor a través de internet, analiza los datos, y
entonces nos devuelve los resultados. Cuando usted necesite de nuevo su
computador nuestro protector de pantalla desaparece de inmediato y sólo
continua con el análisis cuando usted acabe su trabajo.
Es un trabajo
interesante y difícil. hay tantos datos que analizar que parece
imposible! Afortunadamente, el trabajo de análisis de datos se puede
romper fácilmente en pequeños trozos que pueden trabajar separadamente y
en paralelo. Ninguno de estos trozos depende de los demás. También, hay
solo una parte del cielo que se puede observar desde Arecibo. En los
próximos dos años todo el cielo que puede observar el telescopio será "escaneado"
tres veces. Creemos que será suficiente para este proyecto. Cuando
hayamos examinado el cielo 3 veces, habrá nuevos telescopios, nuevos
experimentos, y nuevos enfoques de SETI. ¡¡Esperamos que puedas
participar en ellos también!! |
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Segmentando los
datos
Los datos son grabados en
cintas de alta densidad en el telescopio de Arecibo en Puerto Rico, ocupando
unos 35 Gbytes de cinta DLT por día. Como Arecibo no tiene conexión a
Internet de banda ancha, la cinta tiene que ir por mensajero a Berkeley.
Allí los datos se dividen en segmentos de 0.25 Mbytes (A los que llamamos
unidades de trabajo o "Work-Units") Estas se envían desde el servidor de
SETI@home a través de internet a la gente de todo el mundo para que las
analicen.
Sección extra: Como se segmentan los datos>
SETI@home busca en 2.5 Mhz
de datos, centrados a 1420Mhz. Esto es aún demasiado para enviárselo a usted
para analizar, así que rompemos el espacio del espectro en 256 partes, cada
una de 10 Khz ( bueno, 9766 Hz, pero simplificamos para realizar cálculos de
manera más fácil). Esto se hace con un programa llamado splitter.
Estas parte de 10 kHz son más manejables por su tamaño. Para grabar señales
hasta 10 kHz se tienen que grabar los bits a 20,000 bits por segundo (kbps).
(Esto se llama frecuencia Nyquist). Enviamos unos 107 segundos de estos
datos de 10 kHz (20kbps). 100 segundos a 20,000 bits equivale a 2,000,000
bits, aproximadamente 0,25 megabytes dado que hay 8 bits por byte. De nuevo,
llamamos a este trozo de 0.25 megabytes Unidad de trabajo ("Work-Unit").
También enviamos mucha información adicional sobre las unidades de trabajo,
así que en total salen unos 340k de datos. |
| Enviándole los
datos
SETI@home sólo se conecta cuando transfiere
datos. Estos sólo sucede cuando el salvapantallas ha terminado de analizar
la unidad de trabajo (WU) y quiere enviar los resultados (y tomar otra
unidad). Sólo hacemos esto con su permiso y le permitimos controlar cuando
se conecta su computador a nosotros, o le damos la opción de configurarlo
para que el salvapantallas se conecte automáticamente cuando termine de
analizar la unidad. La transmisión de datos es inferior a 5 minutos con la
mayoría de los módems actuales y desconectamos una vez los datos se han
transferido.
Hacemos un seguimiento de las unidades
aquí, en Berkeley, en una gran base de datos. Cuando nos devuelven las
unidades, se vuelven a introducir en la base de datos y se marcan como
"realizadas". Nuestros computadores buscan una nueva unidad para que usted
las procese y se la envían, marcándola como "en proceso" en la base de
datos. Enviamos cada unidad varias veces para asegurarnos de que la unidad
ha sido procesada correctamente. Incluso los computadores pueden tener
errores de vez en cuando. Si no es capaz de completar una unidad, o su
computador se estropea y pierde el resultado, no se preocupe : Los datos no
se pierden |
¿Que busca SETI@home?
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Así que .. ¿Que es lo
que usted va a hacer por nosotros? ¿Que estará buscando exactamente en
los datos? La manera más fácil de contestar esta pregunta es preguntarse
que es lo que esperamos que envíen los extraterrestres. Esperamos que
ellos quieran enviarnos una señal de la manera mas eficiente posible
para ELLOS y que nos permita fácilmente a NOSOTROS detectar el mensaje.
Ahora, vemos que enviar ese mensaje en muchas frecuencias no es
eficiente. Se necesita mucha energía. Si se concentra la energía del
mensaje en un rango muy estrecho de frecuencias (banda estrecha) la
señal es más fácil de diferencial del fondo ruidoso. Esto es
especialmente importante si asumimos que están bastante lejos y que su
señal será muy débil cuando nos llegue a nosotros. Así que no vamos a
buscar una señal de banda ancha (esparcida en muchas frecuencias),
buscamos un mensaje en una frecuencia muy especifica, El protector de
pantallas de SETI@home actúa como si sintonizara su radio en varios
canales y mirara a la señal de potencia. Si el indicador sube, eso llama
nuestra atención. |
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Otro factor que ayuda a descartar señales
locales (provenientes de la tierra o de satélites) es que las fuentes
locales son mas o menos constantes. Mantienen su intensidad a través del
tiempo. Por otra parte, el telescopio de Arecibo está en una posición fija.
Cuando SETI@home está en funcionamiento, el telescopio no sigue las
estrellas. Debido a esto, el cielo "pasa" a través del foco del telescopio.
Normalmente un objetivo tarda 12 segundos en atravesar el foco del disco.
Por eso esperamos que la señal se vuelva más fuerte y luego más débil
durante ese periodo de 12 segundos. Como buscamos una señal "gaussiana" de
12 segundos, le enviamos unos 100 segundos de datos. También permitimos que
las unidades se solapen un poco y así no nos perdemos una señal importante
por haberla cortado antes en el análisis.
Vea la sección de
RFI( Interferencia de Frecuencia de Radio) para mas detalles.
| Veamos algunos ejemplos. Si tiene
RealAudio, puede escuchar simulaciones de como debería sonar (Aunque
recuerde que son señales de radio, no de ondas…) |
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Pulse en el gráfico para sonido
RealAudio
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Este gráfico muestra el
tiempo progresando a través del eje X horizontal. El eje vertical Y
representa la frecuencia, o pico, de la señal. Aquí puede ver una señal
de banda ancha. Muchas frecuencias y todas mezcladas. Observe que la
señal comienza débil a la izquierda y se vuelve mas fuerte (brillante),
alcanzando el máximo en el centro del gráfico 6 segundos después,
desvaneciéndose en los siguientes 6 segundos. Esto es lo que
esperaríamos de una señal extraterrestre cuando pasa delante del
telescopio. Desgraciadamente, no buscamos señales de banda ancha. Es
probablemente el aspecto de una señal proveniente de una estrella u otra
fuente astronómica natural. Rechazamos las señales de banda ancha. |
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Esta se parece más a lo
que andamos buscando. Aquí puede ver que la señal es mucho mas estrecha
en el rango de frecuencias. También se vuelve más fuerte y más débil
durante los 12 segundos. No sabemos como será de estrecha la banda, así
que comprobaremos diferentes anchos de banda. |
Pulse para sonido RealAudio
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Pulse para sonido RealAudio
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Si nuestros amigos estelares intentan
poner información en su señal (probablemente), entonces la señal
seguramente mostrará pulsos. también tenemos que comprobarlos.
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Debido a la rotación de
los planetas, el transmisor extraterrestre y nuestro telescopio se
mueven en caminos circulares alrededor del eje de sus planetas. Este
movimiento muestra un pequeño cambio en la velocidad relativa durante la
observación. Debido a esto, hay una especie de "efecto doppler" o cambio
de frecuencia, de la señal debido a los movimientos relativos. Esto
puede causar que la señal suba o baje ligeramente durante los 12
segundos. Les llamamos señales "chirriantes". También las comprobamos. |
Pulse para sonido RealAudio
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Pulse para sonido RealAudio
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Por supuesto también
comprobamos las señales con efecto doppler (chirriantes) que contienen
pulsos !!! |
Sección Extra
: Mas detalles del análisis
El software de SETI@home busca señales 10
veces más débiles que la busqueda de SERENDIP IV en Arecibo, porque utiliza
un algoritmo intensivo llamado "integración coherente". Nadie más (incluido
el proyecto SERENDIP) tiene el poder de computación para utilizar este
método. Su computador realiza transformaciones integrales de los datos,
buscando señales fuertes en varias combinaciones de frecuencias, anchos de
banda, y grados de desplazamiento. los siguientes pasos se realizan en cada
una de las unidades que usted analiza.
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Observemos primero la
parte de cálculo más intensivo. El primer trabajo es eliminar todos los
efectos de la aceleración doppler. A la máxima resolución, tenemos
realizar esto un total de 20.000 veces, de -10 Hz/seg a +10hz/seg en
pasos de 0.002 Hz seg. En cada escala los 107 segundos ajustados, y
divididos en 8 bloques de 13.375 segundos cada uno. Cada bloque de
13.375 es examinado con una banda de 0.07 hz en busca de picos (Son
131,072 tests (frecuencias) por cada bloque en cada escala) Esto es
MUCHO cálculo! En este primer paso, su computador realiza 200 billones
de cálculos! Hacemos algunos tests entre 10Hz/seg y 50 Hz/seg |
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No hemos acabado, tenemos que realizar test
de bando de ancha también. El siguiente paso dobla el ancho de banda a 0.15
hz. Sólo tenemos que examinar la cuarta parte ahora debido al incremento del
ancho de banda. Terminamos de realizar la cuarta parte del trabajo que
habíamos realizado a la máxima resolución , unos 50 billones de cálculos.
Casi nada ...
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El siguiente paso
dobla el ancho de banda de nuevo (de 0.15 a 0.3 Hz) y de nuevo reduce
una cuarta parte. Este paso (y los sucesivos) supone siempre la cuarta
parte del paso anterior. En este caso sólo 12.5 billones de cálculos.
Esto continua durante un total de 14 doblamientos de ancho de
banda(0.07, 0.15, 0.3, 0.6, 1.2, 2.5, 5, 10, 20, 40, 75, 150, 300, 600,
y 1200 Hz) hasta llevarnos al gran total de más de 275 billones de
operaciones en los 107 segundos de datos. Como puede ver la mayor parte
del trabajo se realiza en la banda más estrella (sobre el 70% del
trabajo) Finalmente, señales que
muestran una fuerte potencia en algunas combinaciones particulares de
frecuencia. ancho de banda y doppler son sometidas a un test de
interferencia terrestre. Sólo si la potencia sube y después baja en un
periodo de 12 segundos (El tiempo que tarda el telescopio en pasar por
un punto del cielo) la señal se puede ser probablemente considerada como
de origen extraterrestre. Los Spikes (Señales de ardio muy cortas) que
sobrepasan el umbral de lo normal también son grabadas.
Encontrando
señales con pulsos
Todo el trabajo mencionado se realiza
paar encontrar una señal extraterrestre continua - una que este siempre
"encendida", o pulsos intensos. ¿Que pasa si nuestros amigos alienígenas
intentan enviar la señal con una serie de pulsos regularmente
espaciados? Esto significa que debemos también buscar una señal que
varia regularmente su potencia a través del tiempo. SETI@home realiza
dos tests. Una de estas pruebas busca pulsos "trillizos", o tripletes,
que son relativamente fuertes. La otra busca para muchos pulsos
regularmente espaciados, aunque débiles.
La prueba de los tripletes es muy
sencilla. Para cada franja de frecuencia en el espectro, el computador
busca pulsos que estén por encima de un valor. Este valor es lo
suficientemente razonable como para revelar cierto número de pulsos, sin
saturarnos con demasiado ruido que haría inútiles nuestros cálculos.
Para cada par de pulsos por encima de ese valor, el salvapantallas busca
otro exactamente en medio. Si encuentra uno, el salvapantallas lo
registra y envía los datos a Berkeley. El salvapantallas realiza esto de
una manera inteligente, así que no necesita repetirse en TODOS los
pares. Recuerde que debe de realizar la operación en TODAS las franjas
de frecuencia de su muestra de 10 Khz.!
El segundo método de detección de
pulsos es un poco mas complicado. El equipo SETI@home lo desarrollo
exclusivamente para este propósito. Se llama "algoritmo de plegado
rápido". De nuevo realizamos este análisis en cada franja de frecuencias
de su unidad de 10Khz. Este método se diseño para detectar muchos
pequeños pulsos repetitivos en los datos. Estos pequeños pulsos pueden
ser tan débiles que se pierdan entre el ruido y ser indetectables.
Empezamos seleccionando una frecuencia de los datos a examinar. Ahora
buscamos la potencia en el tiempo de los pulsos. El salvapantallas
divide los datos en trozos de igual tamaño y los añade todos juntos. Si
el tamaño del trozo de tiempo es igual (o múltiplo de) al periodo de los
pulsos, todos los pulsos añaden uno encima del otro y veremos los pulsos
crecer en el ruido. la parte difícil es adivinar el tamaño correcto de
tiempo. Como no tenemos idea de la frecuencia en la que deberían estar
los pulsos, debemos intentar TODOS los periodos de tiempo. De nuevo el
algoritmo realiza esto de manera que no repite el trabajo ya realizado.
Si se encuentran pulsos repetitivos, se almacenan y se envían a Berkeley.
¿Cuanto tiempo llevan estas
operaciones? Como media, un computador casero actual debe utilizar entre
10 y 50 horas para completar una unidad. Suponiendo que el computador
SOLO funcione con SETI@home
Dependiendo del como se mueva el
telescopio cuando se grabe la unidad, su computador realizará entre 2.4
trillones y 3.8 trillones de operaciones matemáticas (flops o
operaciones de coma flotante en términos técnicos) hasta completar su
trabajo.
Ahora ya sabe porque necesitamos su
ayuda! |
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| ¿Que pasa si mi
computador descubre Extraterrestres? ¿Que sucede?
Antes de llegar a la parte de "que sucede",
le tenemos que explica más sobre "que pasa si". Una de las cosas más
importantes que deben saberse sobre estos datos y los resultados de su
análisis es que hay MUCHAS fuentes de señales de radio. Muchas se producen
aquí en la tierra. Emisoras de TV, radar, y otros transmisores de
microondas. Los satélites y otros objetos astronómicos también son fuentes.
hay también "señales de prueba" que son insertadas intencionadamente en el
sistema para que el equipo de SETI@home confirme que el hardware y el
software funcionan perfectamente en todos los puntos del sistema. El
radiotelescopio de Arecibo recoge las señales y las envía felizmente a su
salvapantallas. Al radiotelescopio no le importan estas señales de la misma
manera que a su oído no le importa que sonidos recoge. Su salvapantallas va
a filtrar las señales en busca de cualquier fuente que sea mas "alta" que el
fondo y que suba y baje durante 12 segundos - el tiempo que el telescopio
pasa por un punto del cielo.
Cualquier señal cualificada se envía al
equipo SETI@home de Berkeley para un análisis completo. El equipo de SETI@home
mantiene una gran base de datos de fuentes conocidas de Interferencias de
Frecuencias de Radio (RFI). La base de datos se actualiza constantemente. En
este punto el 99.9999% de todas las señales que su salvapantallas detecta
son desechadas por las RFI. Las señales de prueba también se eliminan en
este punto.
Las señales que todavía permanecen son
comprobadas con otra observación de la misma parte del cielo. Esto puede
llevar unos 6 meses ya que SETI@home no tiene el control del telescopio. Si
la señal se confirma, entonces el equipo SETI@home solicitara que se le
dedique un tiempo en exclusiva del telescopio para reobservar los candidatos
interesantes.
Si la señal se observa 2 o más veces, y no
es RFI o una señal de prueba, el equipo de SETI@home solicita a otro grupo
que realice la observación. El otro grupo usará distintos telescopios,
receptores, computadores, etc. Con esto esperamos eliminar un posible fallo
de nuestro equipo de del código del programa (o un estudiante inteligente
gastando una broma...) Junto con el otro equipo SETI@home realizara medidas
de interferomitría (se necesitan dos observaciones separadas a gran
distancia). Con esto confirmamos que el origen de la señal está a distancias
interestelares.
Si se confirma, SETI@home hará un anuncio
mediante un telegrama a la IAU (Unión Astronómica Internacional). Es el
método estándar de informar a la comunidad astronómica descubrimientos
importantes. El telegrama contiene toda la información importante
(frecuencia, ancho de banda, localización en el cielo, etc.) que sea
necesaria para que otros grupos confirmen la observación. La(s) persona(s)
que encuentran la señal con su salvapantallas serán nombradas co-descubridoras
junto con los miembros del equipo SETI@home. En este punto todavía no
estaremos seguros de si la señal fue originada por una civilización
inteligente o quizás por un nuevo fenómeno astronómico.
Toda la información sobre el descubrimiento
se hace publica, probablemente a través de la web. ningún país o persona
tendrá permitido usar la frecuencia en la que se observe la señal. Como el
objeto ascenderá y se ocultará desde cualquier localización, se necesitarán
observaciones de radiotelescopios alrededor de todo el mundo. Este será,
necesariamente, un esfuerzo multinacional. toda la información se hará
publica.
La
Declaración de Principios Referente a Actividades de Detección de
Inteligencia Extraterrestre oficial se puede leer en este enlace.
Debido a este protocolo, es importante que
los participantes en el proyecto SETI@home no se exciten cuando vean señales
en su pantalla y hagan sus propios llamamientos a la prensa. Esto podría
dañar la imagen del proyecto. Es importante mantener la calma mientras el
computador analiza los datos. Todos esperamos ser los que ayudemos a recibir
la señal de alguna civilización extraterrestre "llamando a casa".
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Grupo de Investigación del Fenómeno Ovni colabora con SETI@HOME
con la búsqueda de inteligencia extraterrestre y
con GlobalChat Networks
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