SETI@home

SETI@home (« SETI à la maison ») est un projet du Berkeley SETI Research Center visant à analyser les signaux radio dans le but de rechercher des signes d'intelligence extraterrestre . Jusqu'en mars 2020, il s'agissait d'un projet informatique bénévole public basé sur Internet qui utilisait la plateforme logicielle BOINC . Il est hébergé par le Space Sciences Laboratory de l' Université de Californie à Berkeley et constitue l'une des nombreuses activités entreprises dans le cadre de l'effort mondial SETI .

Le logiciel SETI@home a été rendu public le 17 mai 1999, ce qui en fait la troisième utilisation à grande échelle du calcul bénévole sur Internet à des fins de recherche, après le lancement de Great Internet Mersenne Prime Search (GIMPS) en 1996 et de Distributed.net en 1997. Avec MilkyWay@home et Einstein@home , il s'agit du troisième projet informatique majeur de ce type dont l'objectif principal est l'étude des phénomènes dans l'espace interstellaire.

En mars 2020, le projet a cessé d'envoyer de nouveaux travaux aux utilisateurs de SETI@home, ce qui a mis un terme à l'aspect informatique participatif du projet. À l'époque, l'équipe avait l'intention de se concentrer sur l'analyse et l'interprétation des données accumulées au cours des 20 dernières années. Cependant, l'équipe a laissé ouverte la possibilité de reprendre éventuellement le calcul bénévole en utilisant les données d'autres radiotélescopes, tels que MeerKAT et FAST .

En novembre 2021, l'équipe scientifique a analysé les données et supprimé les signaux bruyants ( interférences radioélectriques ) à l'aide de l'outil Nebula qu'elle a développé et choisira les 100 multiplets les plus performants à observer à l'aide du télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres , auquel elle a obtenu 24 heures de temps d'observation.

Les deux objectifs initiaux de SETI@home étaient :

• réaliser un travail scientifique utile en soutenant une analyse observationnelle pour détecter une vie intelligente en dehors de la Terre
• pour prouver la viabilité et la praticabilité du concept de « calcul volontaire »

Le deuxième objectif est considéré comme complètement atteint. L' environnement BOINC actuel , un développement du SETI@home original, fournit un support à de nombreux projets à forte intensité de calcul dans un large éventail de disciplines.

Le premier de ces objectifs n'a jusqu'à présent donné aucun résultat concluant : aucune preuve de signaux ETI n'a été démontrée via SETI@home. Cependant, la poursuite en cours repose sur l'hypothèse que l'analyse observationnelle n'est pas « mal posée ». Le reste de cet article traite spécifiquement des observations/analyses originales de SETI@home. La grande majorité du ciel (plus de 98 %) doit encore être étudiée, et chaque point du ciel doit être étudié plusieurs fois pour exclure ne serait-ce qu'un sous-ensemble de possibilités.

SETI@home recherche des preuves possibles de transmissions radio provenant d' intelligence extraterrestre en utilisant des données d'observation du radiotélescope d'Arecibo et du télescope de Green Bank . Les données sont collectées « en mode piggyback » ou « passivement » pendant que le télescope est utilisé pour d'autres programmes scientifiques. Les données sont numérisées, stockées et envoyées à l'installation SETI@home. Les données sont ensuite analysées en petits morceaux de fréquence et de temps, puis analysées à l'aide d'un logiciel, pour rechercher des signaux, c'est-à-dire des variations qui ne peuvent pas être attribuées au bruit et qui contiennent donc des informations. En utilisant le calcul bénévole, SETI@home envoie les millions de morceaux de données à analyser hors site par des ordinateurs personnels, puis demande à ces ordinateurs de rendre compte des résultats. Ainsi, ce qui semble être un problème difficile dans l'analyse des données est réduit à un problème raisonnable grâce à l'aide d'une grande communauté basée sur Internet de ressources informatiques empruntées.

Le logiciel recherche cinq types de signaux qui les distinguent du bruit :

• Pics dans les spectres de puissance
• Les augmentations et les diminutions gaussiennes de la puissance de transmission représentent peut-être le lobe principal du faisceau du télescope passant sur une source radio
• Triplés – trois pics de puissance consécutifs
• Signaux pulsés qui représentent peut-être une transmission numérique à bande étroite
• L'autocorrélation détecte les formes d'onde du signal.

Il existe de nombreuses variations dans la manière dont un signal d'IET peut être affecté par le milieu interstellaire et par le mouvement relatif de son origine par rapport à la Terre. Le « signal » potentiel est donc traité de plusieurs manières (sans toutefois tester toutes les méthodes de détection ni tous les scénarios) pour garantir la plus grande probabilité de le distinguer du bruit scintillant déjà présent dans toutes les directions de l'espace. Par exemple, il est très probable qu'une autre planète se déplace à une vitesse et une accélération par rapport à la Terre, ce qui modifiera la fréquence, au fil du temps, du « signal » potentiel. La vérification de ce phénomène par le biais du traitement est effectuée, dans une certaine mesure, dans le logiciel SETI@home.

Le processus est un peu comme si l'on réglait une radio sur plusieurs canaux et que l'on regardait l'indicateur de puissance du signal. Si la puissance du signal augmente, cela attire l'attention. Plus techniquement, cela implique beaucoup de traitement de signal numérique, principalement des transformées de Fourier discrètes à différentes fréquences et durées de chirp .

À ce jour, le projet n'a pas confirmé la détection d'un quelconque signal ETI . Cependant, il a identifié plusieurs cibles candidates (positions dans le ciel), où le pic d'intensité ne s'explique pas facilement par des taches de bruit, pour une analyse plus approfondie. Le signal candidat le plus significatif à ce jour a été annoncé le 1er septembre 2004, nommé Source radio SHGb02+14a .

Bien que le projet n'ait pas atteint l'objectif principal déclaré de trouver une intelligence extraterrestre, il a prouvé à la communauté scientifique que les projets de calcul bénévole utilisant des ordinateurs connectés à Internet peuvent réussir en tant qu'outil d'analyse viable, et même surpasser les plus grands supercalculateurs. Cependant, il n'a pas été démontré que l'ordre de grandeur excédentaire du nombre d'ordinateurs utilisés, dont beaucoup en dehors du domicile (l'intention initiale était d'utiliser 50 000 à 100 000 ordinateurs « domestiques »), ait bénéficié au projet sur le plan scientifique. (Pour plus d'informations, voir le § Défis ci-dessous.)

L'astronome Seth Shostak a déclaré en 2004 qu'il s'attendait à obtenir un signal concluant et une preuve de contact extraterrestre entre 2020 et 2025, basé sur l' équation de Drake . Cela implique qu'un effort prolongé pourrait bénéficier à SETI@home, malgré son (actuel) parcours de vingt ans sans succès dans la détection d'ETI.

Toute personne disposant d’un ordinateur connecté à Internet au moins par intermittence pouvait participer à SETI@home en exécutant un programme gratuit qui téléchargeait et analysait les données du radiotélescope .

Les données d'observation ont été enregistrées sur des disques durs SATA de 2 téraoctets alimentés par le télescope d'Arecibo à Porto Rico, chacun contenant environ 2,5 jours d'observations, qui ont ensuite été envoyés à Berkeley . Arecibo ne dispose pas d'une connexion Internet à haut débit , les données doivent donc être envoyées par courrier postal à Berkeley. Une fois sur place, elles sont divisées en unités de travail de domaines temporel et fréquentiel de 107 secondes de données, soit environ 0,35 mégaoctet (350 kilooctets ou 350 000 octets ), qui se chevauchent dans le temps mais pas en fréquence. serveur SETI@home via Internet vers des ordinateurs personnels du monde entier pour être analysées.

Les données ont été fusionnées dans une base de données à l'aide des ordinateurs SETI@home de Berkeley. Les interférences ont été rejetées et divers algorithmes de détection de modèles ont été appliqués pour rechercher les signaux les plus intéressants.

Le projet a utilisé CUDA pour le traitement GPU à partir de 2015.

En 2016, SETI@home a commencé à traiter les données du projet Breakthrough Listen .

Le logiciel de calcul bénévole SETI@home fonctionnait soit comme économiseur d'écran , soit en continu pendant que l'utilisateur travaillait, exploitant ainsi le temps processeur qui serait autrement inutilisé.

La plateforme logicielle initiale, désormais appelée « SETI@home Classic », a fonctionné du 17 mai 1999 au 15 décembre 2005. Ce programme ne pouvait exécuter que SETI@home ; il a été remplacé par Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC), qui permet également aux utilisateurs de contribuer à d'autres projets informatiques bénévoles en même temps qu'ils exécutent SETI@home. La plateforme BOINC permettait également de tester davantage de types de signaux.

L'arrêt de la plateforme SETI@home Classic a rendu les anciens ordinateurs Macintosh exécutant le système d'exploitation Mac OS classique (avant décembre 2001) inadaptés à la participation au projet.

SETI@home était disponible pour la console Sony PlayStation 3.

Le 3 mai 2006, de nouvelles unités de travail pour une nouvelle version de SETI@home appelée « SETI@home Enhanced » ont commencé à être distribuées. Les ordinateurs étant plus puissants qu'au début du projet, cette nouvelle version était deux fois plus sensible aux signaux gaussiens et à certains types de signaux pulsés que le logiciel SETI@home original (BOINC). Cette nouvelle application avait été optimisée au point de fonctionner plus rapidement sur certaines unités de travail que les versions précédentes. Cependant, certaines unités de travail (les meilleures unités de travail, scientifiquement parlant) prenaient beaucoup plus de temps.

De plus, certaines distributions des applications SETI@home ont été optimisées pour un type particulier de processeur . On les a appelées « exécutables optimisés » et on a constaté qu'elles s'exécutaient plus rapidement sur des systèmes spécifiques à ce processeur. En 2007 , la plupart de ces applications étaient optimisées pour les processeurs Intel et leurs jeux d'instructions correspondants .

Les résultats du traitement des données étaient normalement transmis automatiquement lorsque l'ordinateur était connecté à Internet ; il pouvait également être invité à se connecter à Internet si nécessaire.

Avec plus de 5,2 millions de participants dans le monde, le projet était le projet informatique bénévole avec le plus de participants à ce jour . L'intention initiale de SETI@home était d'utiliser 50 000 à 100 000 ordinateurs domestiques. Depuis son lancement le 17 mai 1999, le projet a enregistré plus de deux millions d'années de temps de calcul global. Le 26 septembre 2001, SETI@home avait effectué un total de 10 ^{21 opérations} en virgule flottante . Il a été reconnu par l'édition 2008 du Guinness World Records comme le plus grand calcul de l'histoire. Avec plus de 145 000 ordinateurs actifs dans le système (1,4 million au total) dans 233 pays, au 23 juin 2013 , SETI@home avait la capacité de calculer plus de 668 téraFLOPS . À titre de comparaison, l' ordinateur Tianhe-2 , qui était le supercalculateur le plus rapide du monde au 23 juin 2013 , était capable de calculer 33,86 pétaFLOPS (environ 50 fois plus).

Il était prévu d'obtenir des données de l' observatoire de Parkes en Australie pour analyser l'hémisphère sud. Cependant, au 3 juin 2018 , ces plans n'étaient pas mentionnés sur le site Web du projet. D'autres plans incluent un enregistreur de données multifaisceaux, un vérificateur de persistance en temps proche et Astropulse (une application qui utilise la dédispersion cohérente pour rechercher des signaux pulsés). Astropulse fera équipe avec le SETI@home original pour détecter d'autres sources, telles que des pulsars en rotation rapide, des trous noirs primordiaux en explosion ou des phénomènes astrophysiques encore inconnus. Les tests bêta de la version finale publique d'Astropulse ont été achevés en juillet 2008, et la distribution des unités de travail aux machines de spécifications supérieures capables de traiter les unités de travail les plus gourmandes en CPU a commencé à la mi-juillet 2008.

Le 31 mars 2020, l'Université de Californie à Berkeley a cessé d'envoyer de nouvelles données aux clients de SETI@Home pour qu'ils les traitent, mettant ainsi un terme à l'effort pour le moment. Le programme a déclaré qu'il était arrivé à un point de « rendement décroissant » avec le traitement des volontaires et qu'il devait mettre l'effort en hibernation pendant qu'il traitait les résultats.

Les utilisateurs de SETI@home ont rapidement commencé à rivaliser entre eux pour traiter le plus grand nombre d'unités de travail. Des équipes ont été formées pour combiner les efforts des utilisateurs individuels. La compétition s'est poursuivie et s'est intensifiée avec l'introduction de BOINC.

Comme dans toute compétition, des tentatives ont été faites pour « tromper » le système et s'approprier le crédit d'un travail qui n'a pas été effectué. Pour lutter contre les tricheurs, le système SETI@home envoie chaque unité de travail à plusieurs ordinateurs, une valeur connue sous le nom de « réplication initiale » (actuellement 2 ). Le crédit n'est accordé pour chaque unité de travail renvoyée qu'une fois qu'un nombre minimum de résultats a été renvoyé et que les résultats concordent, une valeur connue sous le nom de « quorum minimum » (actuellement 2 ). Si, en raison d'erreurs de calcul ou de tricherie par soumission de données fausses, il n'y a pas assez de résultats concordants, d'autres unités de travail identiques sont envoyées jusqu'à ce que le quorum minimum soit atteint. Le crédit final accordé à toutes les machines qui ont renvoyé le résultat correct est le même et correspond à la plus faible des valeurs revendiquées par chaque machine.

Certains utilisateurs ont installé et exécuté SETI@home sur des ordinateurs de leur lieu de travail ; un acte connu sous le nom de « Borging », d'après le Borg de Star Trek, un personnage animé par l'assimilation . Dans certains cas, les utilisateurs de SETI@home ont utilisé à mauvais escient les ressources de l'entreprise pour obtenir des résultats au niveau de l'unité de travail, et au moins deux personnes ont été licenciées pour avoir exécuté SETI@home sur un système de production d'entreprise. Il existe un fil de discussion dans le groupe de discussion alt.sci.seti qui porte le titre « Quelqu'un a été licencié pour l'économiseur d'écran SETI » et qui a commencé dès le 14 septembre 1999.

D'autres utilisateurs rassemblent de grandes quantités d'équipements chez eux pour créer des « fermes SETI », qui se composent généralement d'un certain nombre d'ordinateurs constitués uniquement d'une carte mère , d'un processeur , de RAM et d' une alimentation électrique , disposés sur des étagères comme des stations de travail sans disque exécutant Linux ou d'anciennes versions de Microsoft Windows « sans tête » (sans moniteur).

Jusqu'en 2020, SETI@home obtenait ses données auprès de l' observatoire d'Arecibo , exploité par le Centre national d'astronomie et d'ionosphère et administré par SRI International .

La diminution du budget de fonctionnement de l'observatoire a créé un déficit de fonds qui n'a pas été compensé par d'autres sources telles que les donateurs privés, la NASA , d'autres institutions de recherche étrangères, ni par des organisations privées à but non lucratif telles que SETI@home.

Cependant, dans les vues globales à long terme défendues par de nombreuses personnes impliquées dans le projet SETI, tout radiotélescope utilisable pourrait prendre le relais d'Arecibo (qui s'est complètement effondré en décembre 2020), car tous les systèmes SETI sont portables et relocalisables.

Dans un cas documenté, un individu a été licencié pour avoir explicitement importé et utilisé le logiciel SETI@home sur des ordinateurs utilisés pour l'État américain de l'Ohio. Dans un autre incident, un directeur informatique d'école a démissionné après que son installation aurait coûté à son district scolaire 1 million de dollars en frais de suppression ; cependant, d'autres raisons de ce licenciement comprenaient le manque de communication avec ses supérieurs, l'absence d'installation de logiciel pare-feu et le vol présumé de matériel informatique, conduisant un rédacteur de ZDNet à commenter que « l'absurdité informatique bénévole était simplement la meilleure et la plus évidente excuse que le district avait pour résilier son contrat avec motif valable ».

Au 16 octobre 2005 , environ un tiers du traitement de la version non BOINC du logiciel était effectué sur des machines professionnelles ou scolaires. Étant donné que bon nombre de ces ordinateurs accordent des privilèges réduits aux utilisateurs ordinaires, il est possible qu'une grande partie de ces opérations ait été effectuée par des administrateurs réseau .

Dans une certaine mesure, cela peut être compensé par une meilleure connectivité aux ordinateurs domestiques et une augmentation des performances des ordinateurs domestiques, en particulier ceux dotés de GPU , qui ont également bénéficié à d'autres projets informatiques bénévoles tels que Folding@Home . La diffusion des appareils informatiques mobiles fournit une autre ressource importante pour l'informatique bénévole. Par exemple, en 2012, Piotr Luszczek (un ancien doctorant de Jack Dongarra ) a présenté des résultats montrant qu'un iPad 2 égalait les performances historiques d'un Cray-2 (l'ordinateur le plus rapide du monde en 1985) sur un benchmark LINPACK intégré .

Actuellement, il n'existe aucun financement public pour la recherche SETI et les financements privés sont toujours limités. Le Berkeley Space Science Lab a trouvé des moyens de travailler avec de petits budgets et le projet a reçu des dons lui permettant d'aller bien au-delà de sa durée initialement prévue, mais il doit toujours rivaliser pour obtenir des fonds limités avec d'autres projets SETI et d'autres projets de sciences spatiales.

Dans un appel aux dons du 16 décembre 2007, SETI@home a fait état de son état modeste actuel et a demandé des dons de 476 000 $ nécessaires pour poursuivre ses activités en 2008.

Un certain nombre de personnes et d'entreprises ont apporté des modifications non officielles à la partie distribuée du logiciel pour essayer de produire des résultats plus rapides, mais cela a compromis l'intégrité de tous les résultats. En conséquence, le logiciel a dû être mis à jour pour faciliter la détection de ces modifications et la découverte de clients non fiables. BOINC fonctionnera sur des clients non officiels ; cependant, les clients qui renvoient des données différentes et donc incorrectes ne sont pas autorisés, ce qui évite de corrompre la base de données des résultats. BOINC s'appuie sur des vérifications croisées pour valider les données mais les clients non fiables doivent être identifiés, pour éviter les situations où deux d'entre eux signalent les mêmes données non valides et corrompent donc la base de données. Un client non officiel très populaire (lunatic) permet aux utilisateurs de profiter des fonctionnalités spéciales fournies par leur(s) processeur(s) telles que SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.1 et AVX pour permettre un traitement plus rapide.

SETI@home est un banc d'essai pour le développement ultérieur non seulement de BOINC mais aussi d'autres technologies matérielles et logicielles (bases de données). Sous les charges de traitement de SETI@home, ces technologies expérimentales peuvent s'avérer plus difficiles que prévu, car les bases de données SETI ne disposent pas de données comptables et commerciales ni de structures relationnelles typiques. Les utilisations de bases de données non traditionnelles entraînent souvent des frais de traitement plus importants et un risque de corruption et de défaillance totale de la base de données. Les pannes matérielles, logicielles et de bases de données peuvent entraîner (et entraînent) des baisses de participation au projet.

Le projet a dû être interrompu à plusieurs reprises pour passer à de nouvelles bases de données capables de gérer des ensembles de données plus volumineux. Les pannes matérielles se sont avérées être une source importante d'arrêts de projets, car elles sont souvent associées à une corruption de la base de données.