Einstein@home

Einstein@Home è un progetto di calcolo distribuito della Università del Wisconsin-Milwaukee che sfrutta la piattaforma software BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing). Lo scopo è quello di analizzare i dati provenienti dagli interferometri degli osservatori astronomici LIGO (Stati Uniti d'America) e GEO 600 (Germania) in cerca di segnali che evidenzino la presenza di onde gravitazionali da fonti quali buchi neri, pulsar e altri particolari tipi di stelle.

Einstein@Home software
Schermata di esempio
Genere	Calcolo distribuito
Sviluppatore	Società Max Planck
Sistema operativo	Multipiattaforma
Licenza	(licenza libera)
Sito web	einstein.phys.uwm.edu/

Introduzione

Einstein@Home è progettato per analizzare i dati raccolti dagli osservatori LIGO e GEO 600 alla ricerca di onde gravitazionali. Il progetto è stato ufficialmente lanciato il 19 febbraio 2005 come parte del contributo della American Physical Society all'Anno internazionale della fisica (2005). Esso sfrutta le risorse di un sistema di calcolo distribuito volontario per risolvere il problema, molto pesante dal punto di vista computazionale, di analizzare la grossa mole di dati a disposizione. Tale approccio fu introdotto dal progetto SETI@home, creato per cercare segnali di vita extraterrestre analizzando i segnali radio provenienti dallo spazio. Einstein@Home gira sulla stessa piattaforma software di SETI@home, cioè BOINC.

A tutto dicembre 2015, più di 846.000 volontari di 214 nazioni hanno partecipato al progetto, facendolo diventare il terzo progetto BOINC più popolare. Circa 44.000 utenti attivi contribuiscono a fornire una potenza computazionale di 2.200 teraFLOPS, il che pone Einstein@Home tra le prime 20 posizioni nella lista dei TOP500 supercomputer.

Obiettivi scientifici

Il progetto Einstein@Home ricerca le sorgenti continue di radiazioni gravitazionali utilizzando un metodo di tipo "all-sky search". Si conoscono molte possibili sorgenti di onde gravitazionali, tra le quali sistemi binari di stelle, pulsar, esplosioni di supernovae, buchi neri in vibrazione e galassie in formazione. Einstein@Home potrebbe ottenere la prima rilevazione confermata di un'onda gravitazionale. Una tale rilevazione costituirebbe una significativa pietra miliare per lo studio della Fisica.

Analisi dei dati

Il programma Einstein@Home elabora i dati utilizzando le Trasformate di Fourier veloci. I segnali risultanti sono poi analizzati con un metodo chiamato matched filtering. Questo metodo confronta il segnale effettivamente misurato con un ipotetico segnale (calcolato dal software) che si avrebbe se nella zona di spazio analizzato ci fosse una fonte plausibile di onde gravitazionali. Se i due dovessero combaciare allora il segnale misurato diventerebbe un buon candidato per ulteriori studi con analisi più sofisticate.

Einstein@Home analizza i dati dei programmi LIGO S3, S4 e S5, ognuno dei quali rappresenta un miglioramento in termini di accuratezza rispetto al precedente. L'analisi dei dati S3 fu condotta tra il 22 febbraio 2005 e il 2 agosto 2005. Il lavoro sui dati S4 iniziò in parziale sovrapposizione rispetto a quello sui dati S3, e si concluse nel luglio del 2006. L'analisi dei dati S5, che dovrebbe raggiungere per la prima volta l'accuratezza voluta dal progetto, è iniziato il 15 giugno 2006.

Il 24 marzo 2009 fu annunciato che il progetto Einstein@Home aveva iniziato ad analizzare anche i dati forniti dal Consorzio PALFA del Radiotelescopio di Arecibo a Porto Rico.

Il 26 novembre 2009 fu annunciata sul sito ufficiale di Einstein@Home una versione ottimizzata CUDA per l'applicazione Arecibo Binary Pulsar Search. Questa applicazione utilizza sia la CPU sia le GPU NVIDIA per eseguire l'analisi dei dati in modo più veloce (in alcuni casi fino al 50% in più).

Analisi ottimizzata

Einstein@home godette di una considerevole attenzione da parte della comunità del calcolo distribuito quando un volontario del progetto, il programmatore Ungherese Akos Fekete, sviluppò una applicazione ottimizzata per l'analisi dei dati S4, nel marzo del 2006. Fekete migliorò l'applicazione ufficiale sfruttando le estensioni SSE, 3DNow! e SSE3 all'interno del codice, migliorando le sue prestazioni anche dell'800%. Fekete ottenne un riconoscimento per i suoi sforzi e, più tardi, ufficialmente inserito nel team di Einstein@home nato per lo sviluppo dell'applicazione S5. Alla fine di luglio 2006 questa nuova applicazione ufficiale era stata ormai distribuita alla maggior parte degli utenti di Einstein@home; questo portò ad una impennata delle prestazioni e della produttività complessive del progetto, misurata in FLOPS, pari al 50% in più rispetto al periodo in cui c'era solamente l'applicazione S4 non ottimizzata.

Bibliografia

• Bruce Allen, First report on the S3 analysis, su einstein.phys.uwm.edu, LIGO Scientific Collaboration, 11 settembre 2005. URL consultato il 28 marzo 2010 (archiviato dall'url originale il 4 settembre 2011).
• Bruce Allen, Final report on the S3 analysis, su einstein.phys.uwm.edu, LIGO Scientific Collaboration, 28 marzo 2007. URL consultato il 28 marzo 2010 (archiviato dall'url originale il 27 aprile 2011).
• Bruce Allen, Pletsch, Holger, The Einstein@Home search for periodic gravitational waves in LIGO S4 data, su arxiv.org, LIGO Scientific Collaboration, 4 ottobre 2008.
• Holger Pletsch, The Einstein@Home search for periodic gravitational waves in early S5 LIGO data, su arxiv.org, LIGO Scientific Collaboration, 11 maggio 2009.

Voci correlate

• Lista dei progetti di calcolo distribuito
• Citizen science

Altri progetti

Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Einstein@home

Collegamenti esterni

• (EN) Sito ufficiale, su einstein.phys.uwm.edu.
• (EN) Informazioni sul progetto Einstein@home, su einsteinathome.org.
• Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC), su boinc.berkeley.edu.