Czarne dziury w twoim domu.

Rybi · 18 Listopada 2016

Przy okazji zgłębiania tajemnic GW150914 (szczegóły [3]) natknąłem się na ciekawy projekt Universe@Home wspierający polskich astronomów skupionych wokół prof. Krzysztofa Belczyńskiego (Uniwersytet Warszawski), którzy liczą miliony modeli ewolucyjnych układów podwójnych w poszukiwaniu końcowych par takich jak np. czarna dziura-czarna dziura lub gw.neutronowa-gw.neutronowa.
Krzysztof (redaktor nacz.Proximy) zgodził się, aby fragment artykułu [3] na temat Universe@Home opublikować na forum.

"Czarne dziury w twoim domu" jest tytułem artykułu Grzegorza Wiktorowicza (aktualnie doktorant UW), który ukazał się w Uranii nr 2/2016. Autor opisał projekt Universe@Home założony przez pracowników Uniwersytetu Warszawskiego na platformie BOINC, który pozwala na komputerze domowym wykonywać obliczenia numeryczne symulujące ewolucję gwiazd. Grzegorz Wiktorowicz jest również opiekunem tego projektu od momentu jego powstania w 2015 roku. Wspomniany skrót BOINC pochodzi od nazwy Berkeley Open Infrastructure for Network Computing oznaczającej niekomercyjną platformę pozwalającą na wykonywanie obliczeń rozproszonych przez internet.
Wolontariusze udostępniają swoje komputery dla interesujących ich projektów. Procedura uruchomienia BOINC na komputerze użytkownika trwa zaledwie kilka minut. W tym celu instaluje się aplikację BOINC Menager ze strony internetowej
http://universeathome.pl/universe/
Po jej zainstalowaniu i natychmiastowym uruchomieniu można utworzyć konto użytkownika i wybrać spośród kilkudziesięciu interesujący nas projekt, czyli Universe@Home Na stronie domowej tego projektu [1] podano, że jego celem jest zapewnienie naukowcom potrzebnej mocy obliczeniowej oraz stworzenie możliwości uczestniczenia w tym projekcie każdej chętnej osoby, która posiada komputer (Linux, Windows, Mac), tablet lub telefon z systemem operacyjnym Android.

Rysunek 1. Przykład obliczeń rozproszonych na platformie BOINC na rzecz projektu Universe@Home. W górnej części rysunku jest pokazany uproszczony widok BOINC menedżera, natomiast w dolnej części – menedżer zadań komputera. Jednocześnie liczą się dwa pakiety BHspin na komputerze z dwurdzeniowym procesorem o mocy obliczeniowej 1,94 GigaFlops. Wykorzystanie pozostałych zasobów komputera jest minimalne.

Symulacje numeryczne Universe@Home dotyczą fundamentalnych problemów Wszechświata, które nie mogą być zbadane w warunkach laboratoryjnych – od narodzin gwiazd, aż po najbardziej energetyczne zjawiska takie jak np. wybuchy supernowych. Aktualnie w ramach projektu są realizowane następujące dwa zadania:
-„Universe ULX” (Ultraluminous X-ray sources) – ultrajasne źródła rentgenowskie. Są to punktowe źródła bardzo silnego promieniowania rentgenowskiego. Pomimo, że znamy już ponad 500 zjawisk ULX – ich natura nie jest znana. Ostatnie obserwacje wskazują, że źródłem tych zjawisk może być ekstremalnie duża akrecja masy na czarne dziury lub gwiazdy neutronowe. Niektórzy naukowcy uważają, że takie ekstremalne tempa akrecji są fizycznie niemożliwe. Jednak nowe modele wskazują na coś wręcz przeciwnego. Celem „Universe ULX” jest przeprowadzenie symulacji numerycznych i porównanie ich z danymi obserwacyjnymi.
-„Universe BHSpin” – łączy dwa tematy: powstawanie układów podwójnych zawierających obiekty zwarte (gwiazdy neutronowe, czarne dziury) oraz spin czarnych dziur (rozumiany w uproszczeniu jako stosunek momentu pędu do jej masy) i odziaływanie takich czarnych dziur z otaczająca materią – modele akrecji materii na czarne dziury.

O tym, które z zadań otrzymuje użytkownik do obliczeń decyduje serwer. W każdym z powyższych zadań pakiet obliczeniowy zawiera parametry wejściowe na podstawie których jest liczona ewolucja ~20 tysięcy układów podwójnych. Po zakończeniu obliczeń pakietu „Universe ULX” są przekazywane na serwer informacje o fazach transferu materii na czarne dziury lub gwiazdy neutronowe. Natomiast wynikiem obliczeń pakietu „Universe BHSpin” jest lista układów podwójnych z gwiazdami neutronowymi lub czarnymi dziurami (zwykle jest ich kilkaset na pakiet – patrz Urania nr 2/2016). Następnie ciekawsze przypadki są przeliczane dokładniej.

Aplikacja kliencka (BOINC Manager) została napisana raczej z priorytetem wygody użytownika niż maksymalizacji rezultatów. Na przykład podejmuje obliczenia tylko wtedy, gdy procesor nie jest znacząco obciążony (<20%), ale jest to parametr konfigurowalny i na silniejszych komputerach niektórzy wolontariusze ustawiają 100% bez spadku komfortu pracy.

Nie zauważyłem istotnych utrudnień przy korzystaniu nawet z mojego „starego” komputera podczas pracy z pakietem biurowych i przeglądania internetu. Przetwarzanie pakietów natychmiast się zatrzymuje na przykład, gdy przeglądarka internetowa potrzebuje znacznych zasobów procesora podczas wyświetlania filmu. Aplikacja wykorzystuje wszystkie rdzenie procesora i każdy pakiet jest przeliczany przez osobny proces (przykład na rys. 1 dla mojego dwurdzeniowego procesora Intela Core Duo T7100 1,8 MHz). Dlatego podczas obliczeń warto jest korzystać z procesorów o dużej liczbie rdzeni, ponieważ wtedy jednocześnie przelicza się wiele pakietów, np. na 8-rdzeniowym procesorze jednocześnie liczy się 8 pakietów. Poza procesorem pozostałe zasoby komputera są wykorzystywane w ekstremalnie małym zakresie – przynajmniej w zadaniach „Universe BHSpin” (przykład na rys. 1/Menedżer zadań).

Można przełączać pomiędzy widokiem uproszczonym BOINC Menagera (Ctrl+Shift+V – patrz rys. 1), a zaawansowanym (Ctrl+Shift+A). W widoku zaawansowanym (patrz rys. 2) na zakładce „Zadania” można sprawdzić kolejkę pakietów obliczeniowych na stacji roboczej. Każdy taki pakiet powinien zostać policzony przez użytkownika do daty określonej w kolumnie „Termin" (zwykle 2 tygodnie od momentu przesłania na stację roboczą). Po tym terminie użytkownik może kontynuować obliczenia, ale taki pakiet zostanie przydzielony również do innego użytkownika.

Rysunek 2. Widok rozszerzeny BOINC Menedżera – zakładka z przykładową listą zadań przetwarzanych, gotowych do raportowania i gotowych do uruchomienia. Klikając na przycisk „Your tasks”, można przejść na serwer do listy wszystkich zadań na profilu użytkownika wraz z ich statusami (patrz rys. 3)

Rysunek 3. Przykładowa lista zadań na profilu użytkownika w projekcie Universe@Home.

Wyniki obliczeń są weryfikowane z podobnymi rachunkami innych uczestników projektu. Po uzyskaniu zgodności na konto wpływają punkty – zwykle w ilości 333,33 za pakiet. Dla najaktywniejszych użytkowników przyznawane są wirtualne odznaki zależne od ilości punktów:
Neptun: 10–50 tys.,
Uran: 50–100 tys.,
Saturn: 100–250 tys.,
Jowisz: 250–500 tys.,
Mars: 500 tys.–1 mln,
Ziemia: 1–5 mln,
Wenus: 5–25 mln,
Merkury: 25–100 mln,
Słońce >100 mln.
G. Wiktorowicz napisał w artykule w Urania nr 2/2016, że w marcu 2016 roku odznakę Słońca zdobyło dwóch użytkowników, a w ramach projektu zostało przeliczone prawie 9 milionów pakietów, z których 1/3 przypada na ULX, a 2/3 na BHSpin. Zdobycie pierwszej odznaki Neptuna nie jest specjalnie trudne, ponieważ należy przeliczyć poprawnie około 30 pakietów.

Na serwerze Universe@Home funkcjonuje forum, gdzie można zgłaszać problemy związane z użytkowaniem aplikacji oraz zapoznać się z nowościami w funkcjonowaniu projektu. Forum jest prowadzone prawie w całości w języku angielskim (zdarzają się wiadomości w języku polskim lub w obu jednocześnie) i podzielone na następujące działy: NEWS (wiadomości dotyczące projektu), SCIENCE (dyskusje o tematyce naukowej projektu), NUMBER CRUNCHING (tematy związane z obliczeniami, punktacją, itp.), CAFE (kawiarnia – wolne tematy).

Ogólnie platforma BOINC, na której pracuje około 12 milionów komputerów, dysponuje obecnie mocą obliczeniową 9 PetaFLOPS (FLOPS – liczba operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę, peta = krotność 10^^15 razy). Natomiast na rzecz projektu Universe@Home pracuje około 29 tysięcy komputerów, które zapewniają około 80 TeraFLOPS (te wartości wyświetlają się na stronie głównej projektu [1]). Projekt zajmuje 13 miejsce pod względem mocy obliczeniowej na liście BOINC. Administrator tego projektu, Krzysztof Piszczek, podał na swoim blogu (patrz: [2]), że gdyby odtworzyć wyniki obliczeń z pierwszego roku funkcjonowania Universe@Home trzeba by wydać 2,2 miliona złotych na odpowiednio mocną maszynę.

Nie jestem zwolennikiem udostępniania komputera dla kilkudziesięciu projektów na platformie BOINC, zapisywania się do różnych drużyn obliczeniowych i pogoni za punktami. Jednak ze względu na moje hobby (astrofizyka gwiazd) dla projektu Universe@Home zrobiłem wyjątek, ponieważ jest tego wart – czego przykładem jest ostatnio opublikowany artykuł w prestiżowym Nature [4] między innymi z ciekawym wyjaśnieniem ścieżki ewolucyjnej GW150914. Część obliczeń do tej publikacji została wykonana na platformie rozproszonej BOINC. Dzięki projektowi Universe@Home możemy szybciej poznać tajemnice ewolucji gwiazdowych układów podwójnych z wielkim finałem w postaci koalescencji czarnych dziur lub gwiazd neutronowych. Dlatego gorąco zachęcam do wspierania mocą obliczeniową swoich komputerów grupę polskich astronomów skupioną wokół prof. Krzysztofa Belczyńskiego (Uniwersytet Warszawski)!!!

Następnym razem napiszę parę słów o symulacji GW150914 opublikowanej przez prof.Belczyńskiego z współpracownikami w czerwcowym Nature [4].
Pozdrawiam.

Materiały źródłowe:
[1] Strona domowa polskiego projektu Universe@Home (wersja programu StarTrack działającego w środowisku rozproszonym), którego celem jest symulacja numeryczna ewolucji gwiazd - http://universeathome.pl/universe/
[2] Blog administratora Universe@Home Krzysztofa Piszczka: http://www.dobreprogramy.pl/krzyszp/BOINC-wyjdz-z-czarnej-dziury,76630.html
[3] Trzecia część artykułu pt. "Pierwsza bezpośrednia detekcja fal grawitacyjnych podczas koalescencji masywnych czarnych dziur", Proxima nr 26, od str.: http://www.proxima.org.pl/index.php/download-biuletyn-proxima-menu
[4] K.Belczynski, D.Holz, T.Bulik & R.O’Shaughnessy (2016), Nature 534, 512, „The first gravitational-wave source from the isolated evolution of two stars in the 40–100 solar mass range”, http://www.nature.com/nature/journal/v534/n7608/full/nature18322.html;
Wersja darmowa: https://arxiv.org/pdf/1602.04531.pdf
[5] Astronarium nr 16 pt. „Komputery w astronomii” – od około 17 minuty programu prof. Belczyński opowiada o projekcie Universe@Home:
https://youtu.be/iZIkjBXrcMM?t=1012

ZbyT · 18 Listopada 2016

mój najmocniejszy komputer już od sierpnia grzeje się licząc dla Universe BHspin po kilkanaście godzin dziennie

trochę hałasuje wentylator ale daje się wytrzymać

pozdrawiam

Paether · 19 Listopada 2016

W sumie nie wyłączam komputera prawie wcale nawet jak nie używam kilkanaście godzin. Może na coś się przydać

piotrkusiu · 19 Listopada 2016

W pracy na kompie multimedialnym, który coś tam sobie wyświetla po cichu parę lat temu zainstalowałem agenta Pracuje tam do dzisiaj.

TomaszP1977 · 19 Listopada 2016

7 godzin 15 minut dwa pakiety w czasie normalnego użytkowania komputera (Word + Excel + net). Dołączajcie się

Rybi · 19 Listopada 2016

Przeliczam pakiety BHSPin od 9 października 2016r. Przeliczyłem narazie tylko ok.40 pakietów na moim staroświeckim kompie (jednoczesne przeliczenie 2 pakietów BHSpin zabiera około 8-12 godzin). Ale systematycznie działam!
Do uczestnictwa w projekcie U@H przekonał mnie przede wszystkim temat (... i trochę argument, że jest to polski projekt ).

Ale może kogoś z Was przekonają argumenty administratora projektu, który odpowiada na wątpliwości takie jak:
"Nie wiem co się liczy na moim komputerze!".
"Ktoś może wstrzyknąć złośliwy kod".
"Nie chcę, aby ktoś zarabiał pieniądze na moim komputerze".
"Niby dlaczego mam marnować swój prąd? Przecież nikt mi za to nie zapłaci...".

Odpowiedź na ostatnią wątpliwość pozwolę sobie zacytować:
Zgadza się, nikt nie zapłaci, ale... po co dajesz pieniądze na WOŚP? Dlaczego tylu ludzi pomaga innym za darmo? Ideą stojącą za BOINC jest wolontariat - mamy szansę wesprzeć naukowców w badaniach na które innymi metodami nie ma pieniędzy, bo są za mało medialne, bądź są tworzone przez ludzi/ośrodki których nie stać na superkomputery...
Najlepszym przykładem niech znowu będzie Universe@Home, projekt ten ma już za sobą publikację w czasopiśmie Nature (i nie tylko), powstał kosztem zakupu dwóch komputerów, za stosunkowo niewielkie pieniądze, a z wyliczeń jego ekipy naukowej wynika, że aby odtworzyć wyniki działania za pierwszy rok projektu trzeba by było wydać 2,2mln złotych na odpowiednio mocną maszynę... Tak, dwa miliony dwieście tysięcy złotych...

Rysunek poniżej przedstawia przykład standardowej ścieżki ewolucyjnej układu podwójnego prowadząca ostatecznie do koalescencji masywnych czarnych dziur podobnej jak GW150914. Układ podwójny z masywnymi gwiazdami (96+60 Mo) powstał w zamierzchłej przeszłości, gdy Wszechświat liczył zaledwie 2 miliardy lat (z=3,2). Po burzliwej ewolucji, która trwała zaledwie 5 milionów lat, powstał układ podwójny z czarnymi dziurami (37+31 Mo) o masach zbliżonych do GW150914 przed koalescencją. Przez pozostałe 10,3 miliarda lat ten system tracił moment pędu i czarne dziury stopniowo zbliżały się do siebie aż wreszcie przy z=0,09 nastąpiła ich koalescencja.

Jest to ścieżka ewolucyjna, podczas której bardzo istota jest faza wspólnej otoczki gdy w czasie krótszym od tysiąca lat składniki zbliżają się do siebie prawie stukrotnie!!! Dzięki temu w czasie krótszym od wieku Wszechświata czarne dziury mogą ulec koalescencji. W tej symulacji czarne dziury powstają w drodze bezpośredniego kolapsu (direct BH), czyli nie ma wybuchu supernowej i zjawiska odrzutu obiektu kompaktowego (czarna dziura, gw.neutronowa), który powstał.

Najbardziej prawdopodobna standardowa ścieżka ewolucyjna układu podwójnego, prowadząca do powstania dwóch masywnych czarnych dziur o masach porównywalnych z GW150914 i wreszcie do samego zjawiska GW150914. Są to wyniki obliczeń, które zostały opublikowane w prestiżowym „Nature”, a przeprowadzone między innymi za pomocą oprogramowania StarTrack w wersji przystosowanej do pracy w środowisku rozproszonym, czyli Universe@Home.

Wyjaśnienie akronimów na diagramie ewolucyjnym pokazanym na powyższym rysunku, które zostało zaczerpnięte z Proximy nr 26 (tam też jest szczegółowy opis ścieżki ewolucyjnej):

Na forum U@H można znaleźć również inny przykład ewolucji takiego układu podwójnego zakończony koalescencją czarnych dziur, który został opisany przez opiekuna tego projektu dr Grzegorza Wiktorowicza:
http://universeathome.pl/universe/forum_thread.php?id=145&postid=1147

Edytowane 19 Listopada 2016 przez Rybi

Rybi · 21 Listopada 2016

Sprawdziłem statystyki Universe@Home. Przez weekend dopisało się 38 nowych użytkowników z Polski (piątek - 3 osoby, sobota - 26, niedziela - 9). Przypuszczam, że większość tych nowych użytkowników widziało informację na tym lub sąsiednim forum i dlatego zgłosiło akces do U@H.

W historii statystyk U@H najwięcej użytkowmników z Polski zapisało się 14 października 2015 roku (88 osób , a najwięcej spoza Polski - 22 grudnia 2015 r. (485 osób .

Użytkownicy z Polski zajmują trzecie miejsce w statystyce geograficznej:
1. USA - 2004 użytkowników,
2. Niemcy - 1016,
3. Polska - 836,
4. Francja - 564,
5. UK - 418,
6. Chiny - 351,
7. Włochy - 317,
8. Kanada - 293,
9. Hiszpania - 223,
10. Rosja - 206.

Do chwili obecnej do projektu zapisało się 13096 użytkowników, którzy używają już ponad 30 tysięcy komputerów i dysponują moca obliczeniową 32,8 TeraFLOPS.

Większość komputerów pracujących dla projektu U@H wykorzystuje system operacyjny Windows.

Edytowane 21 Listopada 2016 przez Rybi

fillip33k · 21 Listopada 2016

Wielkie dzięki za tak interesujące statystyki.

_______

on this page

Edytowane 30 Listopada 2016 przez fillip33k

TomaszP1977 · 22 Listopada 2016

Hop temat do góry, może go jakoś wyróżnić? Każdy pakiet się liczy, dołączajcie!

26 listopada:

Od wczoraj Neptun ;

8 grudnia:

Od dzisiaj Uran ;

15 grudnia:

Od dzisiaj Saturn

Edytowane 16 Grudnia 2016 przez TomaszP1977

Rybi · 28 Listopada 2016

Zastanawiałem się dlaczego w piątek 25 listopada 2016r. nagle skoczyła liczba nowych uczestników U@H z Polski aż o 15 osób (nie jest to tyle co podczas akcji "promocyjnej" na polskich forach - w maksimum 26 osób, ale zawsze coś ...)?

Tego dnia z ranka była emisja odcinka Astronarium nr 16 pt. „Komputery w astronomii”. Tam od około 17 minuty programu prof. Belczyński opowiada o projekcie Universe@Home. Siła medialna TVP ?

https://youtu.be/iZIkjBXrcMM?t=1012

Rybi · 5 Grudnia 2016

Nadal zachęcam do wspomagania mocą swoich komputerów polskich astrofizyków pracujących nad sensownym projektem U@H !!!

Już minąłem półmetek drogi do Neptuna od początku mojej wyprawy U@H. Cały czas pracują oba rdzenie mojego kompa nad osiągnięciem celu.
Tzn. zebrałem prawie 26 tys. pkt., a do zdobycia plakietki Neptuna potrzeba 50 tys. pkt.
Jednak ta plakietka nie jest najważniejsza - najważniejszy jest fakt, że do tej pory przeliczyłem coś około 80 pakiet U@H / każdy zawierający 20 tys. modeli ewolucyjnych gwiazdowych układów podwójnych ok. 1,6 mln modeli !!!

Widać jak moje statystyki systematycznie pną się do góry

W ostatnich dwóch tygodniach o prawie 1/4 wzrosła moc obliczeniowa komputerów liczących na rzecz U@H (46138 Giga Flops) chociaż w tym czasie ich liczba nie zwiększyła się o taki sam ułamek.

ZbyT · 5 Grudnia 2016

ja policzyłem już nieco więcej

jednocześnie obrabiam 8 pakietów

wygląda to tak

pozdrawiam

TomaszP1977 · 18 Grudnia 2016

Hej, podbijam temat - i zachęcam do dołączania się. Na prawdę program do obliczeń nie powoduje znaczącego obniżenia wydajności kompa. Po zmianie laptopa na próbę zmieniłem ustawienia pozwalające BOIN-cowi na maksymalne wykorzystanie zasobów - nie widzę wpływu na pracę (skanowanie dokumentów, proste obróbki w Corelu, pakiet Office).

BOINC chodzi również pod Androidem - tu na Samsungu Galaxy Tab3 od Dzikiego

Link jeżeli ktoś ma chęć zapoznać się z profilem badań i sylwetką Profesora.

ZbyT · 18 Grudnia 2016

liczenie cały czas trwa

jeszcze tylko 150 tys. brakuje do okrągłego miliona

pozdrawiam

MrOD · 18 Grudnia 2016

W ostatnich dwóch tygodniach o prawie 1/4 wzrosła moc obliczeniowa komputerów liczących na rzecz U@H (46138 Giga Flops) chociaż w tym czasie ich liczba nie zwiększyła się o taki sam ułamek.

Przepraszam, to moje raspberry pi rozgrzewa się w ten sposób ostatnio w chłodne dni

Fajnie że można wspomóc taką inicjatywę.

TomaszP1977 · 21 Grudnia 2016

Od kilku godzin BOINC wyświetla komunikat Communication deferred, na obu komputerach. Czy miał ktoś taki numer? Bo mi się policzone pakiet spiętrzają

Edit -

problem rozwiązany, nie wiem tylko czy "sam z siebie" czy pomogło wstrzymanie pobierania danych i ponowne włączenie tej funkcjonalności.

Edytowane 21 Grudnia 2016 przez TomaszP1977

ZbyT · 18 Stycznia 2017

padł pierwszy milion w moim wykonaniu ... znaczy mojego komputera

mam już rangę Ziemia

pozdrawiam

Rybi · 18 Stycznia 2017

Zbyt - gratulacje. Niezłe tempo!

Ja powoli zbliżam się Urana (50k) na dwóch rdzeniach. Pod koniec stycznia powinienem go "minąć".

Pozdrawiam miłośników czarnych dziur

TomaszP1977 · 7 Maja 2017

Milion!

Zachęcam do udziału w tym projekcie!

Pozdrawiam.

ZbyT · 5 Maja 2019

prawie 3 lata liczenia z kilkoma krótkimi przerwami gdy projekt był wstrzymany i jest efekt

pierwsze 10 000 000 punktów zaliczone :firefire:

ten_milion_1.jpg.53d0013ff2e502471c9e620617bd09ca.jpg

do czegoś jednak te komputery się przydają

pozdrawiam

TomaszP1977 · 5 Maja 2019

Gratuluję!!!!

cobranocka · 8 Maja 2019

Prawdziwa kopalnia bitcoinów :emotion-5:

komprez · 8 Maja 2019

3 godziny temu, cobranocka napisał:

Prawdziwa kopalnia bitcoinów

True .... true .... sam kopałem .... Nie wiem czy inni wiedzą ale za te obliczenia można zdobyć realną kasę ... ja przez 3 lata coś tam zarobiłem ale żeby się to opłacało to

prąd za free oraz obliczanie na kartach graficznych ... procki (nawet najmocniejsze i7) to pikuś w porównaniu do np poczciwego GTX660

Realne zarobki (przy kopaniu np na 3 serwerach i 2 kartach gf) to około 40zł miesięcznie nawet na prunt nie starczy hehe

TomaszP1977 · 12 Sierpnia 2019

Czy ktoś próbował odpalić BOINC-a na androidzie na smartfonie Huawei ? Apka się instaluje ale nie pobiera plików - to co mogłem zrobiłem łącznie z resetowaniem ustawień internetowych. Na Samsungu śmiga na Honorze nie. Dogrzebałem się nawet do specjalnych uprawnień aplikacji i ustawiłem dla BOINC nieograniczony dostęp do transmisji danych - nic z tego. Jeżeli ktoś ma pomysł to proszę o pomoc - szkoda żeby tyle rdzeni spało w nocy.