MilkyWay@Home

A MilkyWay@Home  egy önkéntes elosztott számítástechnikai projekt az asztrofizika területén , amely a BOINC platformon fut . A projekt célja egy rendkívül pontos 3D-s dinamikus modell létrehozása a Tejútrendszer csillagfolyamairól a Sloan Digital Sky Survey ( SDSS ) és egy korábbi 2MASS felmérés során gyűjtött adatok felhasználásával . Másodlagos célként a projekt részt vesz az elosztott számítási algoritmusok fejlesztésében és optimalizálásában is . A projektet 2007 decemberében [1] a Rensselaer Polytechnic Institute Számítástechnikai és Fizikai, Alkalmazott Fizikai és Csillagászati ​​Tanszéke indította el az US National Science Foundation támogatásával . A projektet tudóscsoport vezeti köztük Travis Desell , Heidi Jo , Bolesław és Carlos Varela 2012. szeptember 5- én [2] 209 országból 165 767 felhasználó (339 030 számítógép) vett részt benne, 431,8 teraflop integrált teljesítményt biztosítva ( 2010 -ben a projekt teljesítménye 1,45 peta flop volt, ami a teljesítményhez hasonló a leggyorsabb szuperszámítógépek [3] ). A projektben bárki részt vehet, aki rendelkezik internetkapcsolattal rendelkező számítógéppel . Ehhez telepíteni kell rá a BOINC programot, és csatlakozni kell a MilkyWay@home projekthez.     

Projekt céljai

2009 közepe óta a projekt fő célja a Nyilas csillagfolyam modellezése volt, amely a Nyilas csillagképben található elliptikus törpegalaxisból származik, és részben metszi a galaxisunk által elfoglalt teret. Az áramlás instabil pályával rendelkezik , és valószínűleg az árapály-erők hatására alakult ki, amikor a törpegalaxis megközelítette a Tejút - galaxist. Az ilyen csillagáramok és dinamikájuk tanulmányozása a jövőben kulcsfontosságú lehet a Tejútrendszer és más hasonló galaxisok szerkezetének, képződési folyamatának, a gravitációs potenciál evolúciójának és eloszlásának megértéséhez , valamint a galaxisok kialakulásának részleteinek tisztázásához. a galaxisok ütközésekor fellépő árapály-farok . Ezen túlmenően a kapott eredmények fényt deríthetnek a sötét anyag jelenségének megértésére , tisztázzák a sötét halo alakját és sűrűségét. A projekt továbbfejlesztése során a tervek szerint más csillagáramokra is figyelmet fordítanak (jelenleg a Sirota és a GD-1 patakok [4] modelljeit is építik ).

Az SDSS felmérési adatait felhasználva az égbolt körülbelül 2,5 fok széles területekre van felosztva ( angolul  ék vagy csík ). Továbbá valószínűségi módszerekkel nyerik ki az árapály-áramlások elsődleges információit (a Galaxis csillagainak elválasztása az áramlás csillagaitól, „szétválasztás” típusú számítási feladatok során). Ezután az árapály-áramlásra vonatkozó információk alapján egy új, csillagokkal egyenletesen kitöltött régió jön létre, és a kiválasztott régió áramlását feltételesen hengeresnek tekintjük , és a csillagok eloszlása ​​benne Gauss -féle (a csillagok gyakrabban helyezkednek el the middle, less often at the edges) [6] . Ez a megközelítés annak köszönhető, hogy a patakot alkotó csillagok koordinátái ismertek az égi szférán , de ezek pontos távolsága nem ismert [7] . Az egyes területek áramlását 6 paraméter jellemzi:

•  — tömeg (a csillagok százalékos aránya a patakban);
•  - szögirány a területen belül ( angol.  szöghelyzet a csíkban );
• , és  - 3 térbeli koordináta (két szög és sugárirányú távolság a Földtől );
•  - a szélesség mértéke ( angol.  szélesség mértéke ).

Ezenkívül minden területet két paraméter is jellemez:

•  — a gömb laposságának mértéke  ;
•  - a galaktikus szferoid mag sugarának mértéke ( angolul  a gömbmag sugarának mértéke ).

A Galaxis kiválasztott modellje nem teljes, és elméletileg bővíthető egy vastag korong és dudor paramétereinek hozzáadásával , de ezekben a tanulmányokban erre nincs szükség, mivel a csillagfolyamok többsége a Galaxis síkján kívül található. Ráadásul a patak és a galaxisok csillagai színükben is különböznek, ami miatt az utóbbiak előzetesen kizárhatók a számításból [7] .

Így az egyes területeken történő számításhoz meg kell találni a paraméterek értékeit, ahol  az áramlások száma a területen. A számítás során az alkalmazásszerver nyomon követi a kiválasztott régióban található csillaghalmazok populációját, amelyek mindegyike a Tejútrendszer egyik lehetséges modelljéhez tartozik, hogy megtalálja azon paraméterek számértékeit, amelyeket a legtöbb megfelelően írja le a megfigyelt adatokat, elosztott evolúciós algoritmusokkal ( maximális valószínűség módszer , genetikai algoritmusok , részecskeraj -módszer , differenciális evolúciós módszer , Markov-láncok és elosztott számításokhoz adaptált Monte Carlo-módszer ) [8] [9] [10] [11] [ 12] [13] .

A projekt keretében az első feladat a Nyilas csillagfolyamának az akkor ismertekhez képest pontosabb leírása volt, amely több hónapos számítást igényelt a rács segítségével [14] . Ezenkívül a Sirota és a GD-1 [4] többi csillagáramának modelljeit is hasonló módon szerkesztették meg . Ezután Matt Newby szimulációt végzett ,  hogy megtalálja két szferoid paraméter értékét a teljes égbolton. A csillagok patakokban való eloszlására vonatkozó adatok alapján szimulálják a csillagok patakokban való mozgásának dinamikáját („n-test” típusú számítási feladatok).

A szimulációs eredmények rövid távon két fő kérdésre adhatnak választ, amelyekre jelenleg nincs egyértelmű válasz: a Nyilas csillagfolyam elhelyezkedésére és mozgási irányára vonatkozóan. Egyes asztrofizikusok úgy vélik, hogy a patak a közelünkben fog elhaladni; mások biztosak abban, hogy az áramlás a Nap felett fog elhaladni (a Galaxis síkjában).

Van egy „N-body” projekt is (MilkyWay@Home N-Body Simulation). A projekt célja törpegalaxisok ütközésének szimulációjának létrehozása a Tejútrendszer gravitációs mezőjében .

Projektfejlesztési előzmények

A projekt fejlesztése 2007 -ben kezdődött, 2008-ban elérhetővé váltak a 32 bites és 64 bites operációs rendszerekre optimalizált kliens alkalmazások .

2009 közepére a klienseknek küldött munkamegbízások korszerű processzorokon mindössze 2-4 óra számítási időt igényeltek, de feldolgozásukat a lehető legrövidebb időn belül (általában 3 nap) kellett befejezni. Ez kevésbé alkalmassá tette a projektet olyan számítógépek számára , amelyek nem futnak éjjel-nappal, vagy ahol a felhasználók nem engedélyezték a háttérben történő számítástechnikát. 2010 januárjában a munka megengedett feldolgozási idejét 8 napra emelték [15] .

2009. június 11- én számítási alkalmazásokat fejlesztettek ki a CUDA technológia támogatásával Nvidia GPU -khoz [ 16] . 2010. január 13- án hozzáadták az ATI Technologies GPU-k támogatását , ami lehetővé tette a projekt integrált teljesítményének jelentős növelését [17] . Például az olyan feladatok, amelyek 10 perc számítási időt igényelnek egy ATI Radeon HD 3850 GPU-n vagy 5 percet egy ATI Radeon HD 4850 GPU-n, 6 óra alatt dolgoznak egyetlen 2,8 GHz -es AMD Phenom II processzormagon. Ugyanakkor a videokártyáknak támogatniuk kell a dupla pontosságú lebegőpontos műveleteket .

Tudományos eredmények

2010

• a Nyilas csillagfolyam evolúciójának dinamikájának modellezése [14] .

2011

• modellezték a Sagittarius, Sirota és a GD-1 [4] csillagfolyamainak fejlődésének dinamikáját .

2012

• megjelentek a Nyilas áramlás jelenlegi helyzetének [18] és egyes összetevőinek mozgási irányának [19] modellezésének eredményei .

2013

• publikálta a Sirota csillagfolyam dinamikájának modellezésének eredményeit [20] [21] .

Lásd még

• Önkéntes számítások
• BOINC
• Tejút
• Gravitációs N-test probléma
• csillagfolyam

Jegyzetek

1. ↑ BOINCstats/BAM! | MilkyWay@home - Részletes statisztika . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. június 15. (határozatlan)
2. ↑ BOINCstats | MylkyWay@Home - Részletes statisztika . Letöltve: 2013. szeptember 5. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 7.. (határozatlan)
3. ↑ A MilkyWay@Home projekt a Roadrunner szuperszámítógépet védi . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2013. április 3.. (határozatlan)
4. ↑ 1 2 3 n-test szimulációk animációja . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. június 21. (határozatlan)
5. ↑ Travis Desell. MilkyWay@Home és önkéntes számítástechnika az RPI-nél. RPI Center for Open Source Software (RCOSS). RPI, Troy, New York, USA. 2010. április . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
6. ↑ Milkyway@home adattáblázatok . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. július 26.. (határozatlan)
7. ↑ 1 2 Nathan Cole, Heidi Newberg, Malik Magdon-Ismail, Travis Desell, Kristopher Dawsey, Warren Hayashi, Jonathan Purnell, Boleslaw Szymanski, Carlos A. Varela, Benjamin Willett és James Wisniewski. Az árapály-folyamok maximális valószínûsége a Nyilas törpe árapályfarkokra való alkalmazással. Astrophysical Journal, 683:750-766, 2008 . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
8. ↑ Travis Desell. Robusztus aszinkron optimalizálás önkéntes számítástechnikai rácsokkal. 5. éves Pángalaktikus BOINC Workshop. Barcelona, ​​Spanyolország. 2009. október . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
9. ↑ Travis Desell. Aszinkron globális optimalizálás a tömeges számítástechnikához. PhD Védelem. RPI, Troy, New York, USA. 2009. november . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
10. ↑ Boleslaw Szymanski. Robusztus aszinkron optimalizálás önkéntes számítástechnikai gridekhez. Az 5th IEEE International Conference on e-Science (e-Science 2009). Oxford, Egyesült Királyság. 2009 december . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
11. ↑ Matthew Newby. A legnagyobb valószínűséggel kapcsolatos probléma és a Nyilas törpe árapály-áramlat illesztése. RPI Asztrofizikai Szeminárium. RPI, Troy, New York, USA. 2009. október . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
12. ↑ A tuberkulózis genom elemzésétől a Tejút-galaxis modellezéséig: Önkéntes számítástechnika használata a számítástudományhoz. nyilvános beszéd. Észak-Dakotai Egyetem, Grand Forks, Észak-Dakota, USA. 2010. november . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
13. ↑ Travis Desell, Nathan Cole, Malik Magdon-Ismail, Heidi Newberg, Boleslaw Szymanski és Carlos A. Varela. Elosztott és általános maximális valószínűség-értékelés. In 3rd IEEE International Conference on e-Science and Grid Computing (eScience2007), Bangalore, India, 337–344. oldal, 2007. december . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 16.. (határozatlan)
14. ↑ 1 2 A Sagittarius Stream N-Body szimulációja (lefelé irányuló kapcsolat) . Hozzáférés időpontja: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 24. (határozatlan) 
15. ↑ Megnövelt WU határidő . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 25.. (határozatlan)
16. ↑ Futtassa a SETI@home programot NVIDIA  GPU -ján . setiathome.berkeley.edu. Letöltve: 2018. október 24. Az eredetiből archiválva : 2018. október 24..
17. ↑ ATI alkalmazás . Hozzáférés időpontja: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 24. (határozatlan)
18. ↑ Előrehaladási jelentés . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. augusztus 13.. (határozatlan)
19. ↑ Telek progressziója! . Letöltve: 2012. július 15. Az eredetiből archiválva : 2012. július 19. (határozatlan)
20. ↑ A Sirota áramlási szimuláció eredményeinek megjelenítése a YouTube -on
21. ↑ A Sirota áramlási szimuláció eredményeinek megjelenítése a YouTube -on

Linkek

• A projekt hivatalos honlapja  (angol)
• A számítógépek világszerte egyesülnek a Tejútrendszer  feltérképezésére
• http://phys.org/news185028222.html  _
• Nathan Cole. Az árapály-folyamok maximális valószínûsége a Nyilas törpe árapályfarkokra való alkalmazással. PhD értekezés. Rensselaer Politechnikai Intézet. 2009  (angol)
• Képernyővédő bemutató
• A projekt tudományos publikációi
• A projekt leírása a distributed.org.ua oldalon  (orosz)
• Travis Desell, Malik Magdon-Ismail, Boleslaw Szymanski, Carlos A. Varela, Benjamin A. Willett, Matthew Arsenault, Heidi Newberg.  Evolúciós N-test szimulációk a Tejút-galaxis halójának eredetének és szerkezetének meghatározására önkéntes számítástechnika segítségével

Forrás:

• A számítási modul forráskódja. Elválasztás a CPU-hoz
• Az nVidia OpenCL CUDA számítási moduljának forráskódja  (elérhetetlen hivatkozás)
• Az OpenMP támogatással rendelkező N-body számítási modul forráskódja

A projekt megvitatása a fórumokon:

• forum.boinc.ru
• Distributed.org.ua