Nell’epoca
della globalizzazione e della rete internet che può collegare le più disparate
persone sparse su ogni angolo del pianeta, è possibile fare ricerca astronomica
standosene comodamente seduti sul divano senza dover comprare alcuno strumento
astronomico.
I cosiddetti
progetti di calcolo distribuito sfruttano il grande numero e l’elevata potenza
dei moderni personal computer, nonché la passione degli amanti dell’astronomia,
per elaborare una mole di dati che altrimenti richiederebbe secoli ai pochi astronomi
sparsi sulla Terra.
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| Il SETI è stato il primo progetto di calcolo distribuito |
Il primo
progetto di questo tipo riguarda il SETI, un programma molto ambizioso per
l’individuazione di eventuali segnali radio di natura artificiale provenienti
da altre stelle.
Il
programma SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) portato avanti
dall’università di Berkeley, negli anni 90 è stato il pioniere della
rivoluzione del calcolo distribuito.
Gli
astronomi erano infatti ben coscienti che la quantità di dati raccolta dai
potenti radiotelescopi era ben al di là delle capacità dei loro supercomputer,
così idearono un software, denominato SETI@home (http://setiathome.berkeley.edu/) che
funzionava su qualsiasi personal computer, si collegava alla rete e silenziosamente
in sottofondo analizzava i dati raccolti dalle antenne del SETI.
Il
successo di questa iniziativa fu spettacolare.
Nel corso
di pochi anni milioni di computer sparsi in tutto il mondo analizzavano
quantità incredibili di dati.
Il punto
di forza di questo primo esperimento di calcolo distribuito era da attribuire
sostanzialmente alle proprietà del programma creato dagli astronomi
dell’università di Berkeley: il software poteva funzionare su qualunque
computer come se fosse uno screen saver e analizzava in modo completamente
automatico i dati. Una volta terminata la “work unit” assegnata, la inviava
automaticamente ai server di Berkeley e contemporaneamente scaricava un nuovo
pacchetto dati.
Sebbene
si tratti di un modo passivo di fare ricerca astronomica (l’utente non può
intervenire ma presta solamente una piccola frazione della potenza di calcolo
del suo computer), l’idea di aver contribuito ad un progetto di ricerca così
ambizioso come la ricerca di segnali intelligenti nell’Universo ha creato una
community appassionata e molto unita, nonché regalato piccole soddisfazioni
personali.
Personalmente
ho contribuito al progetto SETI@home quando ero ancora poco più che bambino e
trovavo una soddisfazione enorme semplicemente nel vedere i dati elaborati mano
a mano dal mio computer e il successivo invio del mio personale pacchetto di
dati. A volte sentirsi partecipi di un grande progetto è ciò che può rendere
migliori le nostre giornate.
Il
progetto SETI@home è ancora attivo, quindi chiunque può partecipare.
In questi
ultimi anni non è di certo però restato l’unico progetto di calcolo distribuito
o della cosiddetta “internet-science” (scienza attraverso internet). Da questa
esperienza sorprendentemente positiva nel giro di pochi anni sono nati altri progetti
di ricerca astronomica.
Attualmente
il calcolo distribuito rappresenta un aiuto insostituibile in alcuni ambienti
della ricerca che senza il prezioso aiuto degli appassionati non sarebbero
potuti andare avanti.
Se le
prime esperienze non prevedevano l’intervento
dell’utente, nei progetti successivi il fattore umano è stato invece
valorizzato ed utilizzato per progetti altrettanto ambiziosi.
Il più
conosciuto ed importante è stato il programma galaxyzoo (http://www.galaxyzoo.org), un portale
internet nel quale agli utenti, previa una registrazione gratuita ed un piccolo
test d’ingresso, venivano sottoposte milioni di bellissime immagini di galassie
non ancora classificate dagli astronomi professionisti (e neanche mai viste).
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| Il pannello di controllo del progetto Galaxyzoo |
Gli
utenti dovevano riconoscere alcune proprietà semplici, come la forma (ellittica
o a spirale), l’inclinazione (viste di profilo o di faccia) ed il senso dell’orientazione degli eventuali
bracci (orario o antiorario). Questo programma mirava a conoscere le proprietà
dell’intera classe galattica dell’Universo attraverso l’analisi di un campione
statisticamente valido, che solamente attraverso il contributo di migliaia di
utenti si sarebbe potuto realizzare.
Attualmente
il programma è ancora in attività e in continuo sviluppo. Le fasi successive
hanno previsto l’approfondimento della classificazione delle galassie con
domande ancora più specifiche ai 250000 partecipanti attivi.
Il
successo di questa versione avanzata di calcolo distribuito superò ogni
aspettativa, sia dal punto di vista della partecipazione che dell’accuratezza
delle analisi, a testimonianza che a volte la passione è un motore più che
sufficiente per contribuire con successo a molti progetti di ricerca.
Gli altri
progetti ancora attivi ai quali potete partecipare sono elencati di seguito:
1) Stardust@home:
http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/
. Nel 1999 la sonda della NASA stardust lasciò la Terra per visitare la cometa
Wild 2. Volando all’interno della sua coda, la sonda, grazie ad una specie di
racchetta fatta di un materiale particolare (aerogel) ha raccolto alcuni
campioni che nel 2006 sono tornati sulla Terra in una capsula speciale. Il
progetto Stardust@home sottopone agli utenti delle immagini riprese al
microscopio del materiale di raccolta dei campioni.
Il compito è quello di individuare tutti i minuscoli granelli di polveri
cometarie presenti per consentire agli astronomi di estrarli e condurre delle
analisi.
La quantità di polvere cometaria raccolta è infatti esigua rispetto alla
superficie totale della “racchetta”, concentrata in particelle microscopiche;
la loro individuazione da parte di un singolo scienziato richiederebbe secoli,
mentre con l’aiuto di migliaia di occhi è possibile accelerare moltissimo il
procedimento di individuazione. Il progetto, iniziato nel 2006 è ancora attivo;
chiunque può partecipare.
2) Systemic: http://oklo.org/ . La ricerca dei pianeti extrasolari
è una branca molto sviluppata dell’astronomia moderna.
Rilevare un pianeta extrasolare è però molto difficile, come abbiamo già
accennato. Il metodo che offre migliori risultati è quello delle velocità
radiali, ma spesso i risultati non sono chiari, soprattutto quando osserviamo
sistemi planetari con più di un pianeta. Il progetto sistemi attraverso una
console di comando mette a disposizione dell’utente una console nella quale si
può simulare l’andamento delle curve di velocità radiali cambiando alcuni
parametri (massa della stella, inclinazione dell’orbita, massa e numero dei
pianeti). Le curve di velocità radiale così simulate vengono sovrapposte a
quelle reali. La curva simulata che meglio approssima l’andamento reale identifica
con buona probabilità le proprietà del sistema planetario extrasolare (numero
di pianeti, masse, distanze dalla stella). Il progetto è forse quello più
impegnativo perché richiede una certa pratica soprattutto con la console di comando
ed i parametri da modificare, ma è senza dubbio affascinante
3) Einstein@home: http://einstein.phys.uwm.edu/ . Uno
degli obiettivi della moderna astrofisica è la rilevazione delle onde
gravitazionali, teorizzate dalla relatività generale di Einstein ma mai finora
rilevate. Il modo migliore per misurare l’effetto di un’onda gravitazionale è
quello di studiare sorgenti astrofisiche molto particolari, quali pulsar, buchi
neri e sistemi di stelle di neutroni. Prima di rilevare quindi un’onda
gravitazionale, è meglio sapere dove guardare, scoprendo il maggior numero
possibile di queste sorgenti. Il progetto Einstein@home ha questo duplice scopo.
I dati provenienti da diversi strumenti, tra cui i radiotelescopio di
Arecibo, il satellite a raggi gamma Fermi e il rilevatore di onde
gravitazionali LIGO, vengono fatti elaborare agli utenti attraverso un
programma che funziona in modo simile al progetto SETI@home, che quindi non prevede
l’intervento degli utenti ma solamente la condivisione di una piccola parte
della potenza di calcolo dei personal computer. Nato nel 2005 è ancora in piena
fase di sviluppo. Fino a questo momento ha portato alla scoperta di diverse
pulsar e stelle di neutroni, ma ancora non si sono rilevate onde gravitazionali.
Altri
programmi di calcolo distribuito sono al momento in fase di preparazione. Vale
la pena citare Planetquest, dedicato alla ricerca dei pianeti extrasolari in
transito.
Questa
rivoluzione nel modo di fare ricerca è iniziata in ambito astronomico ma ormai
è portata avanti anche in altre discipline, tra cui la medicina, matematica,
chimica, biologia.
Per lo
sviluppo e la distribuzione dei progetti di calcolo distribuito è stata
sviluppata una piattaforma oper-source (liberamente scaricabile) denominata
BOINC. Il software può essere installato su tutti i computer a prescindere dal
sistema operativo ed è l’interfaccia di molti progetti astronomici e non, tra
cui il SETI e l’appena nato orbit@home per lo studio degli effetti degli impatti
asteroidali sulla Terra. I progetti che è possibile scegliere da questa
piattaforma sono diverse decine e spaziano dalla criptografia alla chimica:
Tornando
in tema astronomico, ma uscendo dal filone del calcolo distribuito, vale la
pena citare un altro progetto di ricerca che è possibile effettuare autonomamente
senza l’ausilio di un telescopio: la scoperta di nuove comete.
La sonda
Soho, in orbita attorno al Sole da molti anni, monitora la corona solare con
camere a grande campo. Spesso capita di osservare piccole comete non conosciute
avvicinarsi al nostro astro che possono essere avvistate solamente dalle
immagini della camera a bordo della Soho.
In circa
16 anni di attività sono oltre 1000 le piccole comete scoperte dalla sonda e
moltissime sono state segnalate per prime dagli appassionati che visualizzano
in tempo reale le immagini inviate a Terra dalla sonda e pubblicate sul sito
della NASA: http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime/c3/512/
.
Sebbene
la scoperta non poterà il vostro nome, è comunque divertente e rilassante veder
scorrere le immagini alla ricerca di una piccola scia in avvicinamento al Sole.
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