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全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

本文作者:付静 2020-04-01 18:38
导语:人们很少能参与到有深远意义的科学项目中去。

外星人存在的可能性很大,但人类不应主动寻找他们,真正的挑战是弄明白外星人长什么样。

霍金生前曾如是说道。

1999 年,美国加州伯克利大学发起了一个“众筹”全球空闲算力分析电磁波信号寻找外星人的项目 SETI@home(Search for Extraterrestrial Intelligence at home,在家探索外星文明)。

SETI@home 持续至今近 21 年,但当前全世界范围内都没有确凿的证据证实外星人的存在。不久前,这个全球规模最大、影响范围最广的分布式计算项目官方宣布:从 2020 年 3 月 31 日起,将不再向参与者发放新的计算任务,项目正式进入休眠期。

全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

SETI 与 SETI@home

探索地外智慧的这段历史可以追溯到上世纪 60 年代:

  • 1960 年,人类就已经开始接收、分析来自太空的各种可能的电波,希望探寻到关于地外文明的蛛丝马迹;

  • 1971 年,NASA 号召众多天文学家搜寻 SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence,搜寻地外文明)信号,并提出了“望远镜森林”计划——建造一个由 1000 架射电望远镜组成的巨大阵列,用射电望远镜等先进设备接收从宇宙中传来的电磁波,从中分析有规律的信号,从而发现外星文明;

  • 1984 年,美国加州一家非营利性科研机构 SETI 研究所(NASA 和美国国家科学基金会的主要研究承包商)成立;

  • 1992 年 10 月,两架射电望远镜开始在波多黎各和加州的夜空中搜寻可能来自于外星文明的信号。

上文中提到的「射电望远镜」(radio telescope)是指观测、研究来自天体的射电波的基本设备,包括收集射电波的定向天线,放大射电信号的高灵敏度接收机,信息记录﹑处理和显示系统等,可测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。

值得一提的是,20 世纪 60 年代天文学领域的“四大发现”——脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子都与射电望远镜有关。

全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

【图源百度百科】

不过,科研人员在 20 世纪 80 年代之际开始意识到,搜寻外星人电磁波信号的最大瓶颈不在于射电望远镜,而是利用计算机分析扫描、记录得来的海量数据

雷锋网了解到,仅一台世界上第二大的单面口径射电望远镜阿雷西博望远镜(Arecibo Radio Telescope)平均每天都会得到至少 300G 数据,因此计算机 CPU 根本不够用。

基于此,1995 年,一位计算机科学家 David Gedye 脑洞大开:如果全世界的 PC 通过互联网连接在一起,创造一个虚拟超算,是否可以帮助 SETI 寻找外星智慧? 

在当时,一台分布式超算的概念听上去有些玄乎,但在随后的 4 年内,David Gedye 便与其合作者、计算机科学家 David Anderson 开发出了名为 SETI@home 的软件,使脑洞成为现实,该项目于 1999 年 5 月 17 日正式启动。

全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

截止 2017 年,SETI@home 项目已经吸引了来自全球几乎所有国家的 900 多万人。

其操作过程也很简单——用户注册并登录官网,领取任务后,只需下载一个屏保小程序,计算机就会自动接收数据,过滤掉卫星和地面无线电波等噪声,找出可能的异常,返给研究人员。

下图是 SETI@Home breakthrough 版本的屏保程序,其中五颜六色的部分就代表射电望远镜在扫描宇宙时收集到的信号。

全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

据悉,用户们分析的无线电信号来自三家天文台——美国弗吉尼亚州绿岸天文望远镜(Green Bank Telescope)、波多黎各阿雷西博射电望远镜(Arecibo Radio Telescope)和欧洲低频阵列望远镜(Low-Frequency Array)。

在项目推出后几个月内,SETI@home 便风靡全球,226个国家的 260 多万人利用剩余算力分析射电望远镜产生的海量数据,运算速度总计约为每秒 25 万亿次,其算力是当时世界上最好的超算的两倍多,SETI@home 也被行星协会(Planetary Society)称为“有史以来最成功的公众参与项目”。

实际上,SETI@home 帮助解决了探索外星智慧的最大挑战之一“噪音”。

由于受到卫星、电视台和脉冲星等天体物理现象的干扰,可能来自地外生物的无线电信号十分微弱。而每人贡献自己的闲置算力,也就意味着能够处理更多的数据、对更多信号进行更敏感的分析,从而成功找到漂浮在广阔的无线电垃圾海洋中的有用信号。

而 SETI@home 的最大成就当属先后 3 次观察到的名为 SHGb02+14a 射电源,其信号频率为 1420 兆赫兹,信号源大致为双鱼座和白羊座之间天空的某处,这一信号于 2004 年 9 月 1 日公布。

SETI@home 为何休眠?

那么,SETI@home 为何休眠?

其实关于这一问题,官方给了很明确的解释。

全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

一方面,从科学角度看,项目已经处于收益递减阶段,目前已经得到了足够的分析数据。

另一方面,管理数据的分布式处理是一项大工程。研究人员需要专注于完成对已有结果的后端分析,尽早得出结果完成论文。

同时,由俄罗斯亿万富翁 Yuri Milner 资助一亿美元创建的 Breakthrough Listen 项目也将接过火炬,继续搜索地外文明。

不过,官方也表示,SETI@home 项目并未就此结束了,其网站和留言板将继续运作。如果天文学家发现 SETI@home 的超强算力在宇宙学、脉冲星等相关领域的其他用途,SETI@home 则将再次开始向公众分发工作。

实际上雷锋网也了解到,该项目一直饱受争议——20 多年来从未有过实质性成果,浪费了大量计算资源甚至是电费。

但不可否认的是,作为全球众多分布式计算项目的鼻祖,SETI@home 意义重大。正如 SETI@home 首席科学家 Dan Werthimer 所说:

人们很少能参与到具有如此深远意义的科学项目中去。

全球最大分布式算力平台 BOINC

在 SETI@home 的公告最后,有这样一行字:

我们也鼓励您参与其他基于 BOINC 的项目。

所谓 BOINC,即 Berkeley Open Infrastructure for Network Computing,伯克利开放式网络计算平台,是用于志愿计算和网格计算的开放的中间件系统。

起初,BOINC 是为了支持 SETI@home 而开发的,之后逐渐发展成为最主流的分布式计算平台,当前应用于包括数学、物理、化学、生命科学、地球科学在内的众多学科类别,旨在为研究人员获得分布在世界各地的志愿者的计算资源提供便利。

全球分布式算力共享鼻祖寻找外星人近 21 年,一切都是徒劳?

【BONIC 平台现有的项目】

雷锋网获悉,截止 2020 年 3 月 17 日,BOINC 汇集了全球 137805 名活跃用户,并拥有 791443 台活跃计算机,其运算能力相当于全球超算排行榜第五位。

SETI@home 项目的一位科学家 Steve Croft 曾表示:

SETI@home 等 BOINC 项目是云计算的先驱。

实际上,BOINC 也已成立边缘计算商业实体,正式进军边缘计算领域,为传统云计算服务提供廉价高效的算力资源扩充。

虽然 SETI@home 进入休眠期,目前也的确没有任何实质性的成果产出,但其引领的全球分布式算力共享风潮,不得不说是有重要意义的。

希望天文学家尽早得出 SETI@home 项目的分析结果,雷锋网(公众号:雷锋网)也将持续关注。

参考资料:

https://www.wired.com/story/setihome-is-over-but-the-search-for-alien-life-continues/

https://setiathome.berkeley.edu/

https://equn.com/wiki/%E9%A6%96%E9%A1%B5

https://mp.weixin.qq.com/s/mn8xX2VExtZws9t6KVbXKA

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