Statystycznie około 80% mocy obliczeniowej komputerów pozostaje nie wykorzystane. Tymczasem koszt utrzymania sprzętukomputerowego w niewielkim tylko stopniu zależy od jego obciążenia. Grupa naukowców z Uniwersytetu Berkeley w ramach projektu SETI postanowiła wykorzystać ten fenomen w celu przetwarzania danych płynących z obserwacji nieba. Dzięki temu stworzono największy wirtualny superkomputer i prowadzony jest największy informatyczny projekt świata.

Gdy Galileo Galilei spojrzał w skonstruowaną przez siebie lunetę i zobaczył księżyce Jowisza, rozpoczęła się nowa era w astronomii. Już nie tylko gołe oko, ale coraz precyzyjniejsze instrumenty optyczne pozwalały astronomom poznawać tajniki nieba. Kolejnego przełomu dokonał U. J. J. Leverrier, który w roku 1846 na podstawie zaburzeń ruchu Urana przewidział istnienie planety Neptun, zaobserwowanej następnie przez J. G. Galle. Mówi się, że Leverrier zobaczył Neptuna "na końcu swojego ołówka". W roku 1930 Percival Lovell zobaczył nową planetę, Plutona, którego istnienie przewidział na podstawie obliczeń C. Tombaugh. Tym samym nastała w astronomii era, w której zasadniczą rolę pełnią obliczenia. Astronomia współczesna nie może się bez nich obyć, tak jak kiedyś nie mogła się obyć bez ciemnych, pogodnych nocy. Zasadniczą rolę w obliczeniach pełnią komputery i superkomputery. A największy wirtual- ny superkomputer świata udało się ostatnio stworzyć w ramach programu SETI@Home.

Jest tam kto?

Ogromna liczba doniesień o nie zidentyfikowanych obiektach latających, wizytach przybyszów z obcych planet, a także wizje autorów science fiction na temat kontaktów z obcymi cywilizacjami skłoniły człowieka do podejścia do kwestii poszukiwania obcych cywilizacji w sposób naukowy. Myśl, że nie jesteśmy sami w kosmosie, pobudzała ludzi do podejmowania działań, które miałyby doprowadzić do odkrycia, a w efekcie do nawiązania kontaktu z obcymi cywilizacjami. Podstawą teoretyczną takich działań było tzw. równanie Drake'a, które pozwala obliczyć (czy raczej oszacować) liczbę cywilizacji, które mogą wysyłać sygnały radiowe obserwowalne przez nas.

Historia SETI zaczyna się w roku 1959, kiedy fizycy Giuseppi Cocconi i Philip Morisson zauważyli, że promieniowanie mikrofalowe doskonale nadaje się do przesyłania informacji na duże, międzygwiezdne odległości. Myśl tę podchwycił amerykański astronom Frank Drake. Rozpoczęto obserwacje nieba na odcinku częstotliwości, który fizycy i astronomowie uznali za najbardziej obiecujący.

W latach 60. niebo obserwowali przede wszystkim astronomowie ze Związku Radzieckiego, natomiast w latach 1970-1994 poszukiwania pozaziemskich cywilizacji były prowadzone przez NASA. Instytut SETI, powstały w 1984 r. w Kalifornii, zgromadził największe autorytety w kwestii naukowego poszukiwania obcych cywilizacji.

SETI to nie tylko entuzjazm, wiara i zaangażowanie ludzi, którzy wierzą w mniej banalną wersję "zielonych ludzików". To także próba odpowiedzenia na podstawowe pytania, które ludzkość stawiała zawsze: czy jesteśmy sami w kosmosie? Czy życie jest czymś wyjątkowym, czy też powszechnym na planetach? Czy inteligencja jest niespotykanym fenomenem, czy logiczną konsekwencją rozwoju żywych organizmów? Jakie warunki muszą być spełnione, aby można było zaobserwować cywilizację? Czy cywilizacje, które osiągnęły pewien poziom technologiczny, będą nadal się rozwijać, czy też zginą, na przykład w atomowym ogniu?

Szukanie igły w stogu siana

Fizycy zauważyli, że w większości naturalne źródła promieniowania mają rozmyte widmo, podczas gdy źródła sztuczne (np. nadajniki radiowe albo telewizyjne) emitują promieniowanie w wąskim paśmie. Zaczęli więc szukać przysłowiowej igły na wykresie częstotliwość/moc. Chcą w ten sposób znaleźć takie miejsce w kosmosie, które emituje wąskopasmowe promieniowanie silniejsze od naturalnego tła. Autorzy SETI wolą inną metaforę: "Szukamy czegoś jak dźwięk fletu wśród szumu wodospadu".

Znakomita okazja nadarzyła się w październiku 1998 r., kiedy radioteleskop w Arecibo zaczął ska- nować część nieba widoczną z loka- lizacji geograficz- nej obserwatorium. Na taśmach zapisywane jest codziennie 25 GB danych. Do przetworzenia takiej ilości danych nie wystarczyłaby moc najpotężniejszych komputerów świata. Obliczenie szybkiej transformaty Fouriera (FFT) wymaga bowiem wielu operacji zmiennoprzecinko- wych, a te wymagają dużej mocy obliczeniowej procesora.

Naukowcy z Uniwersytetu Berkeley zauważyli, że większość komputerów stoi bezużytecznie, a na ich ekranach wyświetlają się latające kształty geometryczne, muszki czy też kwiatki animowane przez wygaszacze ekranu. Wpadli więc na pomysł wykorzystania wolnej mocy obliczeniowej kompu-terów podłączonych do Internetu w celu analizowania sygna-łu z radioteleskopu. I tak narodził się projekt SETI@Home.

Pod względem technicznym projekt nie jest skomplikowany. Na taśmie o dużej gęstości zapisywana jest obserwacja z pasma o szerokości 2,5 MHz, wokół najbardziej obiecującego punktu 1420 MHz. Taśma z codzienną porcją danych (25 GB) jest przesyłana tradycyjną pocztą do Uniwersytetu Berkeley i tam z danych wycinane są "kawałki" o szerokości pasma 9765 Hz i długości 107 s. Każdy taki kawałek ma ok. 0,35 MB długości i takie właśnie kawałki stanowią jednostki programu SETI@Home. Na rysunku 1 przedstawiono schemat przetwarzania sygnału w ramach projektu.

Oczywiście po niebie krążą satelity i silne, wąskopasmowe sygnały mogą pochodzić właśnie od nich. Uniwersytet Berkeley dysponuje informacjami o wszystkich satelitach, które wchodzą w "pole widzenia" radio-teleskopu w Arecibo. Naukowcy potrafią oddzielić sygnały dobrze znane od tych, które mogą pochodzić z odległych gwiazd. Podobnie łatwo odróż-nić interferencje pochodzące z Ziemi od tych, które mogą pochodzić z kosmosu.

Wygaszacz ekranu z cywilizacją pozaziemską

Aby za pomocą swojego komputera szukać cywilizacji pozaziemskich, wystarczy z adresuhttp://setiathome.berkeley.edu albohttp://www.setiathome.pl pobrać program i go zainstalować. Dostępny jest on na 32--bitowy system Windows, na większość platform unixowych oraz dla komputerów Mac. Instalacja programu na platformie Windows jest łatwa - wystarczy odpowiedzieć na kilka pytań standardowych dla każdego procesu instalacji oraz zdecydować, czy program SETI@Home ma działać przez cały czas, czy tylko przy długim okresie naszej nieaktywności, a także czy chcemy, aby łączenie się z serwerem było automatyczne (zależnie od tego, czy nasz komputer jest podłączony łączem stałym, czy jedynie przez modem).

Ekran procesu zawiera informacje o aktualnym stanie obliczeń, a także o próbkach (np. ta uwidoczniona na rysunku pochodzi z 13 czerwca 2000 r., z częstotliwości 1,41677734 GHz). Jednak informacje te nie są istotne dla osoby przetwarzającej jednostkę na swoim komputerze. Ogromną zaletą programu SETI@Home, np. w porównaniu z wcześniejszym dekodowaniem wiadomości zaszyfrowanej algorytmem RSA, jest to, że nie wymaga od osoby, która prowadzi obliczenia, wiedzy z zakresu fizyki czy z informatyki. Dzięki temu do obliczeń mogą być zaangażowani naprawdę wszyscy internauci. Wszystko, co musi umieć uczestnik, to zainstalować oprogramowanie.

SETI@Home, jak na typowy wygaszacz przystało, zaczyna działać po określonym czasie nieaktywności użytkownika. Do pracy wymaga ok. 16 MB (zalecane 32 MB), a kluczowe znaczenie ma prędkość procesora. Im większa, tym szybciej zostanie policzona jedna jednostka. Po zakończeniu przetwarzania jednostki program może połączyć się z serwerem projektu, wysłać wyniki obliczeń i pobrać następny moduł.

Na przeciętnej klasy komputerze (AMD K6-II 450 MHz, 128 MB RAM) obliczenie jednostki zajęło 28 godz. Praca nie trwała stale, może więc być to rachunek zawyżony. Oprócz wygaszacza, który część mocy oblicze- niowej wykorzystuje do tworzenia grafiki, można uruchamiać program w trybie wsadowym. W ten sposób program działa szybciej. W polskim rankingu większość uczestników uzyskuje wynik poniżej 20 godz. na próbkę, z czego można się domyślać, że używają właśnie programu wsadowego na średnim komputerze klasy PC.

Największy informatyczny projekt świata

SETI@Home to nie tylko interesujące wydarzenie. To przede wszystkim największy projekt informatyczny świata. Do 18 czerwca 2000 r. w projekcie wzięło udział 2 091 512 (prawie dwa miliony sto tysięcy!) internautów. Moc obliczeniowa poświęcona na przetworzenie modułów wyniosła 11,03 TeraFLOPs/sec, co znacznie przekracza moc największych cywilnych superkomputerów świata.

Grupa SETI@Sun, największy z uczestników projektu, przetworzy-ła ponad 600 000 jednostek. Wśród pierwszej setki występuje wiele zespołów z firm informatycznych - Dell, SGI, Microsoft, Compaq. Dla nich to znakomity interes. Tomasz Kokowski, twórca polskiej strony SETI@Home zajmuje ósmą pozycję w polskim rankingu uczestników projektu, mówi: "Projekt jest również nieocenionym laboratorium doświadczalnym dla ludzi zajmujących się zawodowo informatyką. Nie ma drugiego na świecie takiego otoczenia, w którym znane i cenione produkty informatyczne, o ugruntowanej bardzo dobrej opinii użytkowników, dostają tak w kość, że wychodzą na światło dzienne takie błędy, że aż strach. W normalnych instalacjach nigdy takich warunków nie udało się osiągnąć, a nawet tylko zasymulować".

Wielu jest też uczestników indywidualnych, a dostarczona przez nich moc obliczeniowa wcale nie jest mniejsza od tej, jaką dostarczyły największe firmy. Dwa miliony internautów, którzy wspólnie tworzą największy superkomputer świata, to fenomen wart refleksji. Kolejny ciekawy aspekt to sponsorzy. Program SETI@Home posiada wielu sponsorów wśród głównych firm informatycznych, a jednym z największych indywidualnych darczyńców na rzecz Instytutu SETI oraz programu SETI@Home jest Paul Allen, założyciel i współwłaściciel Microsoftu.

Co sprawiło, że ci wszyscy ludzie postanowili zainwestować swój czas, a często i pieniądze, w projekt SETI@Home? Zapewne motywów jest wiele, ale niewątpliwie największe znaczenie miał fakt, że szukanie pozaziemskich cywilizacji to cel, który porusza wyobraźnię każdego chyba człowieka. Każdy chce wziąć udział w przedsięwzięciu, którego efektem może być nawiązanie kontaktu z istotami pozaziemskimi. Po drugie, wzięcie udziału w projekcie nie wymaga specjalnych umiejętności. Wystarczy pobrać oprogramo- wanie, za-instalować je na swoim komputerze i o nic więcej nie trzeba się martwić. Po trzecie, autorzy SETI@Home zadbali o właściwą oprawę przedsięwzięcia. Rankingi uczestników i krajów stymulują rywalizację. Niejeden Hiszpan (40 mln mieszkańców, 19 pozycja) czuje wstyd widząc, że jego kraj jest wyprzedzany przez maleńką Finlandię (4 mln mieszkańców, 11 pozycja). Można też otrzymać specjalne koszulki, kubki oraz inne, podobne gadżety z logo programu. Nie trzeba chyba dodawać, że dochody z nich zasilają konto projektu.

Widać więc, że projekt jest atrakcyjny, łatwy do wykonania i ma różne zabezpieczenia, które eliminują ryzyko popełnienia błędu. Słowem, jest dobrze przemyślany. I to chyba jest przyczyna jego sukcesu.

Ziarnko do ziarnka

Pierwszy spośród uczestników programu prowadzących obliczenia w domu jest dopiero 18 w klasyfikacji ogólnej. Oznacza to, że wielu uczestników SETI@Home to grupy osób wykonujące obliczenia na sprzęcie swoich firm. Fakt, że udało im się przekonać pracodawców do użyczenia firmowego sprzętu dla celów innych niż biznesowe, świadczy o tym, iż dyrektorzy zaufali, że oprogramowanie SETI@Home nie wystawia ich komputerów na ryzyko zakażenia wirusem, utraty danych czy obniżenia bezpieczeństwa. "Nie przypominam sobie żadnych problemów, technicznych ani organizacyjnych, spowodowanych przez klienta SETI@Home" -mówi Jacek Nogala, uczestnik polskiej grupy SETI Copernicus.

Jeden z liderów pierwszej dziesiątki wśród polskich uczestników programu, chcący zachować anonimowość, jest informatykiem w dużym przedsiębiorstwie i do obliczeń wykorzystuje komputery, na których normalnie działa system wspomagający działalność jego firmy. Oficjalnie jego szefowie o niczym nie wiedzą, ale de facto obliczenia są prowadzone za ich cichym przyzwoleniem. Nawet jeden z członków zarządu firmy "złapał bakcyla" i przetwarza moduły na służbowym notebooku.

Pomimo że pierwsze miejsca listy rankingowej zajmują drużyny powstałe przy przedsiębiorstwach, to główną grupę uczestników programu stanowią użytkownicy indywidualni. Jest ich aż dwie trzecie, a przetworzyli oni mniej więcej tyle samo jednostek, co uczestnicy wykorzystujący do obliczeń komputery w pracy. To zadziwiające, bo oznacza, że w prywatnych domach tkwi ogromny potencjał obliczeniowy. Jest to kolejny temat do refleksji. Podczas gdy przedsiębiorstwa inwestują duże kwoty w zwiększenie mocy obliczeniowej swoich serwerów, ogromne, nie wykorzystane pokłady tej mocy tkwią w prostych komputerach PC (PC i Windows to dominujące platformy obliczeń). Wystarczy tylko znaleźć zadanie, które porusza ludzką wyobraźnię, i dobrze je zaprojektować, a można stworzyć ogromne, wirtualne superkomputery.

[email protected]

Dumne pierwsze miejsce w polskim rankingu SETI@Home zajęła grupa SETI Copernicus - 47, a więc bardzo dobra, lokata w klasyfikacji ogólnej. Polska zajmuje miejsce 14, pomiędzy Szwajcarią a Czechami. Nasz kraj charakteryzuje się względnie dużą liczbą uczestników (niecałe 20 tys.) i umiarkowanym czasem poświęconym na obliczenie jednego modułu.

Liczba jednostek, jakie przetworzono w naszym kraju (ok. 1,2 mln), jest tylko o połowę mniejsza od liczby przetworzonej w Japonii (z większą liczbą mieszkańców i znacznie lepiej rozwiniętej). Pod względem liczby przetworzonych modułów jesteśmy lepsi niż Włosi, których w programie uczestniczy co prawda więcej, ale mniej mocy obliczeniowej poświęcają na przetwarzanie danych z SETI@Home. Takie wyniki można określić jednym słowem: jest dobrze, może być jeszcze lepiej.

Subkultura zielonych ludzików

Tak jak każde wielkie wydarzenie, także i to obrasta pewną subkulturą. Twórcy czeskiej strony (http://www. setiathome.cz) namawiają do "szukania swojego ufoludka". Polscy uczestnicy programu zaprojektowali okolicznościowe koszulki. Na serwerach Politechniki Poznańskiej istnieje polska lista dyskusyjna uczestników projektu.

Janusz Miroforidis, entuzjasta SETI@Home z Wrocławia, wspomina: "Część uczestników (zwolennicy spis-kowej teorii dziejów) sugerowała, że wkrótce konta Banku Rezerw Federalnych w USA będą puste i wtedy dopiero przekonamy się, jakie były rzeczywiste cele projektu. Znalazł się również człowiek, który sądził, że twórcy projektu to Obcy, którzy w ten sposób chcą nawiązać utracony kontakt ze swoimi kuzynami".

Dla większości uczestników SETI@Home to dobra zabawa i sposobność do wzięcia udziału w ciekawym projekcie. Ale są i tacy, którzy rankingi i rywalizację traktują poważnie. Należy do nich także autor polskiej strony programu, który świętuje fakt wyprzedzenia Czech w rankingu krajów i nawołuje: "Przed nami Helwecja, a zatem do maszyn, bracia kochani!" (Szwajcaria nieznacznie wyprzedza Polskę w rankingu krajów).

Nie zawsze ta rywalizacja jest równie twórcza. Tak jak w sporcie, czasami pojawia się nielegalny doping. Janusz Miroforidis mówi: "Niektórzy łamią program klienta, aby osiągnąć lepsze wyniki w rankingach". Prawdziwą plagą SETI@Home jest duża skala oszustw. Przyczyną tego problemu są, zdaniem uczestników programu, ewidentne błędy w oprogramowaniu i, co za tym idzie, łatwość oszukania serwera.

Pierwszy i ostatni?

Uczestnicy projektu SETI@Home wierzą w istnienie obcych cywilizacji. Tomasz Kokowski twierdzi: "Biorąc pod uwagę podstawy naukowe, wierzę w to, że jest nieprawdopodobieństwem, aby życie powstało tylko w jednym egzemplarzu". Co jakiś czas ich środowisko elektryzowane jest doniesieniami o szczególnie obiecujących wynikach obserwacji. Niestety, dotąd zawsze okazywało się, że były to albo głupie żarty, albo świadome manipulacje. Sygnału od obcych cywilizacji nie znaleziono.

Większość z nas chciałaby, abyśmy odkryli sygnał, który wysłała ku nam obca cywilizacja. Dotąd jednak nie znaleziono go. I choć podobno większość Amerykanów wierzy, że rządy mocarstw już dawno porozumiały się z Obcymi, tylko ukrywają ten fakt przed społeczeństwami, to jednak gwiazdy milczą - wysyłają ku nam jedynie biały szum. Na stronie SETI@Home można posłuchać tej "mowy gwiazd"; zresztą, wcale nie trzeba szukać tak daleko, wystarczy włączyć zwykłe radio i nastawić je pomiędzy stacjami, aby usłyszeć to samo.

Podobny szum emitują też wiatraczki w komputerach, które dziś pracowicie liczą szybkie transformaty Fouriera, przetwarzając na domowych komputerach trzystukilobajtowe jednostki pomiarowe programu. Ale jak długo będą zdolni do takiego zaangażowania?

Zakładając, że uczestnicy SETI@Home nic nie znajdą, pierwszy masowy projekt informatyczny świata może być jednocześnie ostatnim. Trudno oczekiwać, że właściciele wolnej mocy obliczeniowej drzemiącej w domowych komputerach będą w nieskończoność wykorzystywać ją w celu atrakcyjnym z ludzkiego punktu widzenia, ale nie przynoszącym im korzyści. Czy można jeszcze znaleźć społecznie użyteczne projekty, które tak poruszą wyobraźnię milionów ludzi, jak SETI@Home?

Sukces programu może skłonić kogoś obrotnego do zajęcia się wolną, rozproszoną mocą obliczeniową w sposób systematyczny i komercyjny. Może za 5 lat ci, którzy dziś przetwarzają sygnał radiowy odbierany przez radioteleskop w Arecibo, będą odpłatnie wynajmować swoje komputery firmom, które do przetwarzania przyślą dane firm ubezpieczeniowych, pomiary stacji meteorologicznych czy obliczanie złożonych grafik trójwymiarowych do najnowszego filmu George'a Lucasa? I zamiast co miesiąc płacić rachunek za prąd i połączenia telefoniczne zużyte na SETI@Home następnej generacji, będą woleli, aby to im płacono za użyczenie wolnych cykli swojego procesora? Prawa rynku są równie stabilne i nieubłagane jak astrofizyki.

Może się jednak zdarzyć, że w którejś z milionów jednostek pomiarowych jest sygnał od Obcych. Odnajdziemy go i zweryfikujemy, a wtedy cały świat się zmieni.

-------------------------------------------------------------------------------

Podczas pisania artykułu w tle przetworzono dwie jednostki SETI@Home.