Výzva - veřejnost může vědcům pomoci s výzkumem v unikátním projektu

Tiskové prohlášení České astronomické společnosti a Astronomického ústavu AV ČR, v. v. i. číslo 228 z 18. 11. 2016.

Co jsou to asteroidy

Zhruba před 4,5 miliardami let se z oblaku plynu a prachu zrodilo naše Slunce, následně planety, měsíce, planetky a další tělesa. Vlivem dlouhodobého působení gravitace planet Sluneční soustavy se v různých vzdálenostech od Slunce utvořilo několik pásů asteroidů, v nichž se nacházejí miliony těchto těles. Některé z nich mají svůj původ již v počátku utváření Sluneční soustavy, jiné vznikly rozpadem větších objektů. Známe tak hypotetické Vulkanoidy, patrně obíhající uvnitř dráhy Merkura, planetky hlavního pásma asteroidů mezi Marsem a Jupiterem, Trojany, zachycené v Jupiterově gravitační pasti, či méně stabilní Kentaury. Dále od Země, za oběžnou dráhou Neptunu obíhají tělesa Kuiperova pásu a ještě dále pak tělesa Oortova oblaku.

Pro Zemi a její bezpečnost je pak významná skupina tzv. křižičů, tedy těles, která křižují na své cestě okolo Slunce dráhu naší Země. Tato tělesa, mezinárodně označovaná NEO (Near Earth Object), se stávají potenciální hrozbou a jsou cílem rozsáhlých pozorovacích projektů nebo také katastrofických filmů.

Dnes známe více než 400 000 planetek, ale pouze u 3500 je známá perioda, u 300 známe tvar a 10 bylo vyfotografováno sondami. Ovšem teprve modelování velkého množství asteroidů umožní mnohem lépe předpovídat jejich chování v budoucnu, zpřesnit jejich předpokládané dráhy a pochopit, jak nejlépe odvrátit případnou srážku se Zemí.

Distribuované výpočty

Výpočty modelování asteroidů jsou velmi náročné a vyžadují obrovské výpočetní kapacity běžně dosažitelné pouze na náročných a drahých superpočítačích. Naštěstí existují tzv. distribuované výpočty,  díky nimž je možno tyto výzkumy  uskutečnit  nezávisle  na  takovýchto  superpočítačích a téměř zdarma.

Distribuované výpočty umožňují rozdělit výpočetní procesy na mnoho malých částí a ty potom nechat počítat na běžných počítačích uživatelů doma, nebo v zaměstnání. Využívají přitom doby, kdy jejich majitel na počítači nepracuje nebo plně výkon svého stroje nevyužívá. Ve světě se distribuované výpočty setkávají s velkým ohlasem. Díky nim má možnost podílet se na vědeckém výzkumu (ale i jiných výpočtech) opravdu každý a nepotřebuje k tomu ani rozsáhlé znalosti, ani počítač za desítky tisíc korun. To je právě ta obrovská výzva, která táhne již dlouhá léta miliony lidí ze všech zemí světa k zapojení do těchto výpočtů. Bez distribuovaných výpočtů by spousta výpočetního výkonu světa zůstala zcela nevyužita a přitom může například zachránit tisíce lidských životů, objevit dosud neznámé částice, nebo zkoumat vesmír.

Princip distribuovaných výpočtů vychází z jednoduché úvahy. Je nepoměrně levnější rozeslat malé části dat milionům počítačů na světě, než pořídit a provozovat několik velmi drahých a náročných superpočítačů. Když si uvědomíme, že na světě jsou stovky milionů počítačů, které využívají minimum svého výkonu, tak se tu naskýtá obrovská výpočetní síla. Zapojit se do podobného výpočetního  systému  je  velmi  snadné.  Stačí  běžný  počítač,  který  je  alespoň  občas  připojený k internetu a nainstalovat si program BOINC Manager. Návody jak na to i diskusní fórum naleznete na stránkách neziskové organizace Czech National Team (www.czechnationalteam.cz).

Projekt Asteroids@home

S nápadem modelovat tvary planetek na počítačích v naší republice přišel Mgr. Josef Ďurech, PhD., z Astronomického ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze. V rámci dlouhodobé spolupráce České astronomické společnosti a CNT o.p.s. byl tento projekt vybrán jako vhodný kandidát pro zařazení mezi projekty distribuovaných výpočtů systému BOINC. Ve spolupráci všech tří organizací tak vznikl projekt Asteroids@home, který byl v roce 2013 spuštěn do ostrého provozu a stal se tak prvním takovým projektem v ČR. Díky Czech National Teamu, jehož členové poskytují zázemí i výpočetní čas distribuovaným výpočtům v naší republice, se podařilo projekt začlenit mezi základní projekty systému BOINC a stal po čase mezi dobrovolnými počtáři velice atraktivním. V současné době je do projektu zapojeno 84 000 dobrovolníků a 144 000 počítačů ze 194 zemí světa. Celkem projekt již zpracoval data ze 330 000 planetek a podařilo se odvodit  nové  modely  pro  237  z  nich.  Vstupní  fotometrická  data  stále  přibývají  a s nimi roste i pravděpodobnost nalezení dalších modelů. Novým zdrojem těchto dat by se brzy měla stát sonda GAIA, vypuštěná na konci roku 2013.

Asteroids@home je prvním českým projektem distribuovaných výpočtů systému BOINC, což je program, který výpočty zprostředkovává. Na základě zaslaných měření jasnosti planetek z observatoří celého světa domácí  počítače pracují na trojrozměrném modelu asteroidu, který nejsme jiným způsobem schopni pozorovat. Zpracované výsledky následně pošle zpět do centrály projektu. Program je ke stažení zdarma a další informace o něm v češtině naleznete na www.czechnationalteam.cz.

Pomozte při hledání nového výzkumu pro distribuované výpočty u nás

Asteroids@home je prvním projektem v České republice, který dokázal využít obrovského množství výpočetního výkonu, který se nachází v domácnostech, firmách a státních institucích na celém světě. Zrodil se v Astronomického ústavu Univerzity Karlovy, ale počítačový výkon na univerzitě (několik set procesorových jader) stačil na zpracování pouhého jednoho modelu planetky za více než den provozu. Podle vyjádření vedoucího projektu Mgr. Josefa Ďurecha, PhD je díky zařazení projektu do distribuovaných výpočtů nyní denní výkon projektu více než tisícinásobný. Znamená to, že to co by zpracovávali na univerzitě 10 let, je nyní zpracováno za tři dny. 

Lidí, kteří dobrovolně poskytují výkon svých počítačů vědeckým projektům, denně přibývá. Díky vědcům z Berkeley vznikl v roce 2003 systém BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), který tyto dobrovolníky sdružuje a zároveň pomáhá vzniknout novým projektům, které takto poskytovaný výkon mohou využívat k vědeckým účelům.  Projektů  již  vzniklo více než sto, v různých zemích světa a s různým zaměřením (biologie, astronomie, matematika, fyzika...). V naší republice  je  tato forma sponzorování výzkumu velice oblíbená.  Poskytovaný výkon dobrovolníků z ČR je pátý nejvyšší ze všech zemí světa a je velká škoda, že většina  tohoto  výkonu  míří  do  výzkumů za našimi hranicemi.  Projekt  Asteroids@home  je  již  v  plném provozu a soběstačný. Proto se zástupci CNT o.p.s. rozhodli, že začnou vyhledávat nový výzkum, kterému by mohli touto cestou pomoci ve výrazném pokroku a rychlejšímu dosažení výsledků. Pokud některý ze čtenářů této výzvy ví o nějakém vhodném kandidátovi, nechť mu prosím předá níže uvedený kontakt. CNT o. p. s. je nezisková organizace, která svůj provoz financuje z dobrovolných příspěvků členů. V rámci časových možností jsou její členové ale ochotni pomoci jak po stránce technické a programátorské, tak i poradenské, jelikož se touto činností zabývají téměř dvacet let.

Czech National Team je od roku 2009 kolektivní člen České astronomické společnosti Je největším týmem distribuovaných výpočtů  v  České  republice  a  jeden  z  největších  na světě. Angažuje  se v mnoha oborech, využívajících distribuované výpočty – v astronomii, biologii, matematice i zdravotnictví.

Kontakt a další informace

Dušan Vykouřil
ředitel Czech National Team o. p. s.
Mail: forest@czechnationalteam.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oficiální stránky Czech National Team
[2] Oficiální stránky BOINC
[3] Informace o Asteroids@home
[4] Nový kolektivní člen ČAS – Czech National Team, o. s.
[5] Zpráva o výsledcích projektu Asteroids@home
[6] Seriál: Distribuované výpočty v astronomii
[7] Tisková prohlášení České astronomické společnosti