Dvadeset i jednu godinu, od 1999. do 2020., milijuni ljudi diljem svijeta posuđivali su znanstvenicima na UC Berkeley snagu svojih kućnih računala kako bi u podacima radioteleskopa tražili moguće tragove naprednih civilizacija u našoj galaksiji. Projekt SETI@home, jedan od najpoznatijih primjera rane internetske “crowdsourcing” znanosti, proizveo je 12 milijardi detekcija. Nakon višegodišnje provjere i filtriranja, taj je broj sveden prvo na oko milijun kandidata, a zatim na 100 signala koji su dobili prioritet za ponovna opažanja radioteleskopom FAST u Kini, na koja se cilja od srpnja, u pokušaju da se isti signali ponovno uhvate.
SETI@home nosi naziv prema “Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI)”. Sudionici su preuzimali softver i dopuštali mu da na kućnim računalima analizira zapise iz danas ugašenog opservatorija Arecibo u Puerto Ricu, tražeći neobične radiosignale iz svemira. Računalni znanstvenik i su-osnivač projekta David Anderson detekcije opisuje kao “trenutne bljeskove energije na određenoj frekvenciji koji dolaze iz određene točke na nebu”.
Nakon deset godina rada na završnoj obradi, tim je dovršio analizu tih 12 milijardi detekcija: najprije su “proređene” na oko milijun kandidata, a zatim na 100 signala “vrijednih drugog pogleda”. Upravo te mete od srpnja prati Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, radioteleskop poznat pod kraticom FAST. Podaci s FAST još nisu analizirani, a Anderson kaže da ne očekuje da će se pojaviti signal koji bi se mogao pripisati izvanzemaljskoj tehnologiji. Istodobno naglašava da su rezultati, predstavljeni u dva rada objavljena prošle godine u časopisu The Astronomical Journal, važni za buduća pretraživanja i da ukazuju i na moguće slabosti u aktualnim SETI pretragama.
“Ako ne pronađemo izvanzemaljce, ono što možemo reći jest da smo uspostavili novu razinu osjetljivosti. Kad bi postojao signal iznad određene snage, pronašli bismo ga”, rekao je Anderson. “Neki naši zaključci su da projekt nije u potpunosti funkcionirao onako kako smo mislili da će funkcionirati. I imamo dugačak popis stvari koje bismo napravili drukčije i koje bi budući projekti pretraživanja neba trebali napraviti drukčije.”
Kako od 12 milijardi “bljeskova” doći do 100 meta
Astronom i voditelj projekta Eric Korpela polazi od jednostavne činjenice: pretrage poput SETI@home moraju izbaciti milijarde mogućih “pogodaka”. Stvarna muka počinje tek nakon toga. Nije dovoljno pronaći nešto neobično, nego treba izgraditi algoritme koji će pouzdano razdvojiti potencijalno smislen signal od šuma i smetnji, bez rizika da se u čišćenju podataka odbaci i ono što bi moglo biti stvarno. Izvori smetnji pritom su posvuda, od satelita u Zemljinoj orbiti i drugih izvora u Sunčevu sustavu, do zemaljskih odašiljača, pa čak i kućanskih uređaja poput mikrovalnih pećnica.
“Nema načina da se svaki mogući signal do kraja provjeri, jer to i dalje traži čovjeka i ručnu analizu”, rekao je Korpela. “Moramo puno preciznije mjeriti što izbacujemo. Dok uklanjamo smetnje, možemo nenamjerno ukloniti i nešto stvarno, a da toga uopće nismo svjesni. To je lekcija za većinu SETI pretraga.”
Kako bi tu slabost stavili pod kontrolu, Anderson i Korpela u obradu su namjerno ubacili oko 3.000 umjetno stvorenih lažnih signala, u projektu nazvanih “birdies”. Ključ je bio u tome da su tijekom provjere radili “na slijepo”: unaprijed nisu znali koje su karakteristike ubačenih signala, gdje se u podacima pojavljuju ni kolika im je snaga. Tek nakon što su uklonili smetnje i pozadinski šum, mogli su provjeriti koliko ih sustav uspijeva vratiti. Upravo iz toga su izveli procjenu osjetljivosti, prema snazi onih “birdies” koje su uspjeli ponovno izdvojiti.
Korpela pritom opisuje i pretpostavku koja usmjerava velik dio današnjih pretraga: civilizacija koja želi biti otkrivena vjerojatno bi prvo emitirala snažan, uskopojasni signal koji se lako prepoznaje i izdvaja iz pozadine, a zatim bi informacije slala u susjednom, širem frekvencijskom području. Takav “pozivni” signal, kaže, imao bi najviše smisla u dijelu spektra koji astronomi ionako redovito promatraju. Kao najizgledniji primjer navodi područje oko valne duljine od 21 centimetar, koje se koristi za kartiranje vodikova plina u Mliječnoj stazi.
“Ovaj snažni uskopojasni svjetionik bio bi nešto što je lako detektirati. A onda, kad bi ga netko detektirao, posvetili bi više opažanja kako bi pokušali pronaći signale blizu njega po frekvenciji, koji bi mogli biti slabije snage i šireg pojasa, a nosili bi informacije”, rekao je Korpela.
“Ako bismo negdje vidjeli izvanzemaljski uskopojasni signal, vjerojatno bismo imali svaki dostupni teleskop, radioteleskop i optički teleskop usmjeren na tu točku neba, tražeći na svim frekvencijama bilo što drugo. Zasad to nismo imali. Da jesmo, mislim da bismo svi znali za to.”
Od Arecibo do BOINC: što je SETI@home promijenio u načinu pretraživanja
Anderson kaže da je SETI@home, i bez ikakve potvrde “ET” signala, daleko nadmašio ono što su u startu smatrali realnim. “Rekao bih da je projekt otišao daleko iznad naših početnih očekivanja”, rekao je. “Dok smo ga osmišljavali, pokušavali smo procijeniti ima li to smisla, hoćemo li prikupiti dovoljno računalne snage da iz toga izađe nova znanost. Računali smo na 50.000 volontera. Vrlo brzo došli smo do milijun. I važno mi je da ta zajednica, ali i šira javnost, zna da smo doista napravili znanstveni posao.”
Korijeni projekta sežu u sredinu 1990-ih, kada je Anderson na UC Berkeley predavao računalne znanosti i bavio se distribuiranim računalstvom, metodom u kojoj se veliki zadatak razlaže na mnoštvo manjih koje mogu rješavati obična računala. Ideja je bila praktična: umjesto superračunala, osloniti se na mrežu kućnih računala. Andersonov bivši student David Gedye predložio je da se ta rastuća mreža iskoristi za obradu radioteleskopskih podataka i potragu za neuobičajenim obrascima koji bi mogli upućivati na tragove izvanzemaljske tehnologije. Anderson se potom povezao s Ericom Korpelom i elektrotehničarem te astronomom Danom Werthimerom s UC Berkeley, a 1999. pokrenuli su SETI@home. U samo nekoliko dana softver je preuzelo 200.000 ljudi iz više od 100 zemalja. Godinu kasnije projekt je imao 2 milijuna korisnika.
SETI@home je hranjen zapisima s 300-metarskog Arecibo radioteleskopa. Podaci su se prikupljali pasivno, dok su drugi astronomi usmjeravali antenu, tada najveću na svijetu, prema različitim područjima neba u sklopu vlastitih opažanja. Takav način rada pokazao se iznenađujuće učinkovit. Tijekom projekta svako područje neba vidljivo iz Puerto Rica, otprilike trećina cijelog neba, bilo je opažano 12 ili više puta, a neka područja stotinama ili čak tisućama puta.
“S Arecibo smo pokrili većinu zvijezda u Mliječnoj stazi, što su milijarde i milijarde”, rekao je Anderson.
“Mi smo, bez sumnje, najosjetljivija uskopojasna pretraga velikih dijelova neba, pa smo imali najbolju šansu pronaći nešto”, dodao je Korpela. “Pa da, postoji malo razočaranja što nismo vidjeli ništa.”
Danas se većina SETI programa oslanja na drukčiji pristup. Umjesto sustavnog “pretraživanja neba”, prevladavaju ciljane kampanje usmjerene na odabrane obližnje zvijezde ili na udaljenije sustave za koje se zna da imaju planete. Među takvim programima je i Breakthrough Listen, projekt star deset godina. Radioteleskopi koji se u tome koriste, poput teleskopa Greenbank u saveznoj državi West Virginia i niza MeerKAT u Južnoj Africi, i dalje su, prema Korpela, ograničeni na to da odašiljač snage usporedive s Arecibo mogu detektirati samo na relativno malim udaljenostima, gledano u razmjerima galaksije.
“Da biste istražili veće udaljenosti, trebate veće teleskope i dulja opažanja”, rekao je Korpela. “Uvijek je najbolje ako možete kontrolirati teleskop za svoj projekt. Mi nismo mogli kontrolirati što teleskop radi.”
U završnoj obradi SETI@home ključnu ulogu odigrala je analiza koju je Korpela ugradio u softver. Program je radio s radiopodacima iz Arecibo, s frekvencijom, intenzitetom i položajem na nebu, te ih je matematički obrađivao postupkom discrete Fourier transform, u kojem se spektar razlaže u sitne frekvencijske “spremnike”. Budući da se Zemlja kreće, a kretao bi se i sam izvor signala, sustav je morao tražiti pomake u frekvenciji.
“Zapravo smo morali pokriti cijeli raspon mogućih stopa drifta, desetke tisuća, kako bismo obuhvatili sve mogućnosti”, rekao je Anderson. “To povećava potrebnu računalnu snagu za faktor 10.000. Milijun kućnih računala omogućio nam je da to uopće napravimo. Nijedan drugi radio SETI projekt nije mogao to napraviti.”
12 milijardi detekcija
No izdvojiti “zanimljive” signale bio je tek prvi korak. Ukupno 12 milijardi detekcija trebalo je naknadno provjeriti, a Anderson priznaje da taj dio u ranim godinama nisu imali razrađen. “Do otprilike 2016. zapravo nismo znali što ćemo napraviti s detekcijama koje smo godinama skupljali”, rekao je. “Nismo bili osmislili drugi dio analize.”
Za završno “proređivanje” bio je potreban snažan računalni sustav s velikim kapacitetom pohrane i radne memorije, koji je osigurao Institut Max Planck za gravitacijsku fiziku u Hannoveru u Njemačkoj. Na toj su infrastrukturi Anderson i Korpela uklonili smetnje i pozadinski šum te sveli milijarde detekcija na nekoliko milijuna kandidata. Anderson objašnjava da su kandidati skupovi detekcija koje se ponavljaju iz približno istog dijela neba i na približno istoj frekvenciji, ali su raspoređene kroz vrijeme. Nakon što su ih rangirali prema vjerojatnosti da predstavljaju nešto stvarno, prvih tisuću kandidata trebalo je ručno provjeriti. Korpela i Werthimer potom su izbor suzili na oko 100.
Oko 100 kandidata danas se provjerava radioteleskopom FAST u Kini. Svaka odabrana točka na nebu promatra se oko 15 minuta, a FAST ima skupljajuću površinu približno osam puta veću od Arecibo.
Anderson kaže da završna analiza tih opažanja tek slijedi, ali ističe da su dva rada, objavljena prošle godine u časopisu The Astronomical Journal (ovdje i ovdje), već sažela ključne pouke projekta.
Otvara se i pitanje može li se danas pokrenuti sličan projekt koji bi se oslanjao na građane i njihova računala. Korpela smatra da može, osobito zato što FAST već prikuplja podatke pasivno, usporedno s drugim opažanjima. Takvi bi se zapisi mogli podijeliti na manje pakete i distribuirati volonterima, a obrada bi se mogla odvijati preko BOINC, platforme za volontersko računalstvo koju je Anderson pokrenuo i i dalje razvija. BOINC već služi kao infrastruktura za niz projekata: Rosetta@home računa kako se proteini savijaju u trodimenzionalne strukture, Einstein@home analizira podatke u potrazi za pulsarima, a LHC@home simulira sudare čestica u Velikom hadronskom sudaraču u CERN-u. U odnosu na 1999., kada je SETI@home krenuo u doba sporih telefonskih modema, današnja računala i internetske veze omogućuju obradu znatno većih količina podataka.
“Mislim da potraga za izvanzemaljskom inteligencijom i dalje ljudima pali maštu”, rekao je Korpela. “Vjerujem i da biste danas mogli skupiti znatno više procesorske snage nego što smo je imali za SETI@home i obraditi više podataka zahvaljujući većoj internetskoj propusnosti. No najveći problem je osoblje, a osoblje znači plaće. To nije najjeftiniji način da se radi SETI.”
SETI@home je u jednom razdoblju vodilo šest ljudi. Danas je Korpela jedini plaćeni član i radi u smanjenom opsegu, u polu-mirovini. Unatoč tome, u distribuiranom računalstvu i dalje vidi priliku da se SETI radiopodaci analiziraju preciznije, uz sve lekcije naučene na SETI@home. To, kaže, uključuje i mogućnost da se cijeli arhiv SETI@home podataka ponovno obradi modernijim pristupom.
“Kad bih imao novac, sve bih ponovno analizirao kako treba, što znači da bih ispravio pogreške koje smo napravili. A pogrešaka je bilo. To su bili svjesni izbori, diktirani time koliko su računala bila brza 1999.”, rekao je Korpela. “Još uvijek postoji mogućnost da je nešto u tim podacima i da nam je promaknulo za dlaku.”
Bez obzira na to hoće li FAST uspjeti ponovno uhvatiti i potvrditi neki od oko 100 izdvojenih kandidata, SETI@home je ostavio dvije važne pouke. Prva je da se golema mreža običnih računala može pretvoriti u ozbiljan istraživački alat. Druga je da u velikim pretragama nije dovoljno samo agresivno uklanjati smetnje, nego treba jasno znati što se pritom odbacuje. U sustavima koji prirodno generiraju milijarde kandidata, upravo ta razlika može odlučiti hoće li se potencijalno vrijedan signal izgubiti u šumu ili dobiti priliku za provjeru
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
