全球分佈式算力共享鼻祖尋找外星人近21年一切都是徒勞?
外星人存在的可能性很大,但人類不應主動尋找他們,真正的挑戰是弄明白外星人長什麼樣。霍金生前曾如是說道。1999年,美國加州伯克利大學發起了一個“眾籌”全球空閒算力分析電磁波信號尋找外星人的項目SETI@home(Search for Extraterrestrial Intelligence at home,在家探索外星文明)。
SETI@home 持續至今近21 年,但當前全世界範圍內都沒有確鑿的證據證實外星人的存在。不久前,這個全球規模最大、影響範圍最廣的分佈式計算項目官方宣布:從2020 年3 月31 日起,將不再向參與者發放新的計算任務,項目正式進入休眠期。
SETI 與SETI@home
探索地外智慧的這段歷史可以追溯到上世紀60 年代:
- 1960 年,人類就已經開始接收、分析來自太空的各種可能的電波,希望探尋到關於地外文明的蛛絲馬跡;
- 1971年,NASA號召眾多天文學家搜尋SETI (Search for ExtraTerrestrial Intel ligence,搜尋地外文明)信號,並提出了“望遠鏡森林”計劃——建造一個由1000架射電望遠鏡組成的巨大陣列,用射電望遠鏡等先進設備接收從宇宙中傳來的電磁波,從中分析有規律的信號,從而發現外星文明;
- 1984 年,美國加州一家非營利性科研機構SETI 研究所(NASA 和美國國家科學基金會的主要研究承包商)成立;
- 1992 年10 月,兩架射電望遠鏡開始在波多黎各和加州的夜空中搜尋可能來自於外星文明的信號。
上文中提到的“射電望遠鏡”(radio telescope)是指觀測、研究來自天體的射電波的基本設備,包括收集射電波的定向天線,放大射電信號的高靈敏度接收機,信息記錄﹑處理和顯示系統等,可測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量。
值得一提的是,20 世紀60 年代天文學領域的“四大發現”——脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子都與射電望遠鏡有關。
不過,科研人員在20世紀80年代之際開始意識到,搜尋外星人電磁波信號的最大瓶頸不在於射電望遠鏡,而是利用計算機分析掃描、記錄得來的海量數據。
僅一台世界上第二大的單面口徑射電望遠鏡阿雷西博望遠鏡(Arecibo Radio Telescope)平均每天都會得到至少300G 數據,因此計算機CPU 根本不夠用。
基於此,1995 年,一位計算機科學家David Gedye 腦洞大開:如果全世界的PC 通過互聯網連接在一起,創造一個虛擬超算,是否可以幫助SETI 尋找外星智慧?
在當時,一台分佈式超算的概念聽上去有些玄乎,但在隨後的4 年內,David Gedye 便與其合作者、計算機科學家David Anderson 開發出了名為SETI@home 的軟件,使腦洞成為現實,該項目於1999 年5 月17 日正式啟動。
截止2017 年,SETI@home 項目已經吸引了來自全球幾乎所有國家的900 多萬人。
其操作過程也很簡單——用戶註冊並登錄官網,領取任務後,只需下載一個屏保小程序,計算機就會自動接收數據,過濾掉衛星和地面無線電波等噪聲,找出可能的異常,返給研究人員。
下圖是SETI@Home breakthrough 版本的屏保程序,其中五顏六色的部分就代表射電望遠鏡在掃描宇宙時收集到的信號。
據悉,用戶們分析的無線電信號來自三家天文台——美國弗吉尼亞州綠岸天文望遠鏡(Green Bank Telescope)、波多黎各阿雷西博射電望遠鏡(Arecibo Radio Telescope)和歐洲低頻陣列望遠鏡(Low-Frequency Array)。
在項目推出後幾個月內,SETI@home 便風靡全球,226個國家的260 多萬人利用剩餘算力分析射電望遠鏡產生的海量數據,運算速度總計約為每秒25 萬億次,其算力是當時世界上最好的超算的兩倍多,SETI@home 也被行星協會(Planetary Society)稱為“有史以來最成功的公眾參與項目”。
實際上,SETI@home 幫助解決了探索外星智慧的最大挑戰之一“噪音”。
由於受到衛星、電視台和脈衝星等天體物理現象的干擾,可能來自地外生物的無線電信號十分微弱。而每人貢獻自己的閒置算力,也就意味著能夠處理更多的數據、對更多信號進行更敏感的分析,從而成功找到漂浮在廣闊的無線電垃圾海洋中的有用信號。
而SETI@home 的最大成就當屬先後3 次觀察到的名為SHGb02+14a 射電源,其信號頻率為1420 兆赫茲,信號源大致為雙魚座和白羊座之間天空的某處,這一信號於2004年9 月1 日公佈。
SETI@home 為何休眠?
那麼,SETI@home 為何休眠?其實關於這一問題,官方給了很明確的解釋。
一方面,從科學角度看,項目已經處於收益遞減階段,目前已經得到了足夠的分析數據。
另一方面,管理數據的分佈式處理是一項大工程。研究人員需要專注於完成對已有結果的後端分析,儘早得出結果完成論文。
同時,由俄羅斯億萬富翁Yuri Milner 資助一億美元創建的Breakthrough Listen 項目也將接過火炬,繼續搜索地外文明。
不過,官方也表示,SETI@home 項目並未就此結束了,其網站和留言板將繼續運作。如果天文學家發現SETI@home 的超強算力在宇宙學、脈衝星等相關領域的其他用途,SETI@home 則將再次開始向公眾分發工作。
該項目一直飽受爭議——20 多年來從未有過實質性成果,浪費了大量計算資源甚至是電費。
但不可否認的是,作為全球眾多分佈式計算項目的鼻祖,SETI@home 意義重大。正如SETI@home 首席科學家Dan Werthimer 所說:
人們很少能參與到具有如此深遠意義的科學項目中去。
全球最大分佈式算力平台BOINC
在SETI@home 的公告最後,有這樣一行字:
我們也鼓勵您參與其他基於BOINC 的項目。
所謂BOINC,即 Berkeley Open Infrastructure for Network Computing,伯克利開放式網絡計算平台,是用於志願計算和網格計算的開放的中間件系統。
起初,BOINC 是為了支持SETI@home 而開發的,之後逐漸發展成為最主流的分佈式計算平台,當前應用於包括數學、物理、化學、生命科學、地球科學在內的眾多學科類別,旨在為研究人員獲得分佈在世界各地的志願者的計算資源提供便利。
【BONIC 平台現有的項目】
截止2020 年3 月17 日,BOINC 匯集了全球137805 名活躍用戶,並擁有791443 台活躍計算機,其運算能力相當於全球超算排行榜第五位。
SETI@home 項目的一位科學家Steve Croft 曾表示:
SETI@home 等BOINC 項目是雲計算的先驅。
實際上,BOINC 也已成立邊緣計算商業實體,正式進軍邊緣計算領域,為傳統雲計算服務提供廉價高效的算力資源擴充。
雖然 SETI@home 進入休眠期,目前也的確沒有任何實質性的成果產出,但其引領的全球分佈式算力共享風潮,不得不說是有重要意義的。