Od počátku rozvoje radiotechniky se lidé zabývali možností detekce signálů mimozemských civilizací. Teprve rozvoj moderní radioastronomie těmto úvahám dal praktické obrysy. Od konce 50. let 20. století výzkumníci prováděli stále přesnější měření, ale jejich výzkum byl omezen technologiemi tehdejší doby. S rozvojem radiofrekvenčních technologií a výkonnějších počítačů se měření stalo rychlejší a podařilo se dosáhnout vyšší senzitivity při detekci slabých signálů. Projekt SETI@home, který vznikl pod vedením skupiny výzkumníků Laboratoře kosmických věd Kalifornské univerzity v Berkeley (the Space Sciences Laboratory), se stal prvním pokusem využít hromadně distribuovaných výpočtů pro podrobné mapování radiových signálů od možných mimozemských civilizací.

SETI@home je projekt sledování oblohy za účelem hledání mimozemských civilizací, který využívá 305 metrový radioteleskop Arecibo Národního astronomického a ionosférického střediska v Portoriku. Sledování oblohy pokrývá 2,5 MHz široké pásmo kolem kmitočtu 1420 MHz, který odpovídá vlnové délce 21 cm vodíkové čáry H_a, jíž vyzařuje mezihvězdná hmota. Sledování pokrývá 28 procent oblohy (deklinace od +1 do +35 stupňů) s citlivostí 3.10^-25 W/m². Projekt byl zahájen v říjnu roku 1998 a každá oblast oblohy byla pozorována dvakrát až třikrát.

Větší část datové analýzy SETI@home probíhá distribuovanými výpočty na stovkách tisíc počítačů připojených do sítě Internet.

Projekt SETI@home společně s projektem SERENDIP IV používá vyhrazený přijímač teleskopu Arecibo. Nezávislý přijímač umožňuje provádět pozorování SETI souběžně s astronomickým a ionosférickým výzkumem a bez vzájemné interference vědeckých zařízení. Přestože projekt SETI@home pokrývá 40 krát menší pásmo frekvencí než projekt SERENDIP IV, jeho citlivost je až 10 krát vyšší.

Projekty SETI@home a SERENDIP IV používají vyhrazenou anténu a kryogenní přijímač umístěný v přenosové místnosti teleskopu Arecibo. Anténa má jednoduchou lineární polarizaci s anténním ziskem 3 K/Jy a šířkou paprsku 0,1 stupně. Teplota systému je 45 Kelvinů.

Proč detekce radiových signálů od cizích civilizací vlastně vyžaduje použití velmi výkonné výpočetní techniky? Na rozdíl od klasického digitálního zpracování signálu neznáme žádné parametry možných signálů mimozemských civilizací a rozlišení takových signálů silně závisí na dostupném výkonu pro zpracování měřených dat.

Hledání mimozemských inteligencí vychází z předpokladu, že cizí civilizace si přejí navázat kontakt s jinou civilizací. Proto vysílají signály, které lze snadno detekovat a rozlišit od přirozených zdrojů radiového záření. Jednou z možností, jak tohoto cíle dosáhnout, je vysílat úzkopásmový signál. Koncentrací výkonu do velmi úzkého frekvenčního pásma lze takový signál snadno odlišit od přirozeného radiového pozadí a přirozených zdrojů radiového záření ve vesmíru.

Z uvedeného důvodu se výzkum SETI soustředil na detekci úzkopásmových signálů. Při hledání takových úzkopásmových signálů je vhodné použít co nejužší okno (kanál) kolem dané frekvence. Čím je frekvenční kanál širší, tím více šumu je třeba od signálu odfiltrovat a snižuje se tak senzitivita systému. Dřívější radiové systémy používaly analogovou technologii frekvenčních pásmových filtrů, které umožňovaly přijímat určitý frekvenční kanál. Současné systémy používají soustavu vyhrazených procesorů rychlé Fourierovy transformace (Fast Fourier Transform), které oddělují přicházející širokopásmové signály asi miliardu kanálů o šířce 1 Hz.

Bohužel, tato technologie má svá omezení. Mimozemské signály kvůli vzájemnému zrychlenému pohybu vysílače a přijímače nemají stabilní frekvenci. Pokud například přijímač zachycuje signály na frekvenci 1,4 GHz, na zemském povrchu na něj působí zrychlení asi 3,4 cm/s² kvůli rotaci Zemi kolem osy. Kvůli tomu dochází k Dopplerovu posuvu rychlostí asi 0,16 Hz/s. Pokud by nebyla prováděna korekce, mohl by signál v kanálu 1 Hz kolísat jednou za 6 sekund a tím by se integrace signálu omezila na tuto dobu. Kvůli vztahu mezi maximálním frekvenčním rozlišením a integračním časem Du = 1/Dt by došlo k omezení frekvenčního rozlišení přijímaného signálu.

V principu lze frekvenční posuv způsobený pohybem Země odstranit, ale jak můžeme odstranit frekvenční posuv způsobený pohybem neznámé planety, na níž je umístěn vysílač? Pokud by mimozemská civilizace vysílala úzce směrovaný paprsek k Zemi, pak by takovou korekci mohla jistě provést. Předpokládáme však, že mimozemská civilizace vysílá všesměrovým majákem, kde taková korekce není možná. Proto při hledání signálu ve velmi úzkém frekvenčním pásmu (<< 1 Hz) s nejvyšší možnou sensitivitou je nutné opravit nejen Dopplerův posuv na straně přijímače, ale různé možné Dopplerovy posuvy na straně vysílače. Opakovaná analýza pro různé hodnoty Dopplerova posuvu samozřejmě výrazně zvyšují nároky na výkon počítače.

Parametry případného signálu neznáme. Na jaké frekvenci mimozemská civilizace vysílá? V jakém frekvenčním pásmu? Jde o opakovaný signál a s jakou periodou? Zkoumání různých variant případného signálu odpovídajícím způsobem dále zvyšuje nároky na výkon počítače.

Při detekci signálu navíc musíme odlišit, zda takový signál je mimozemského původu. Radiový teleskop přijímá signály, jejichž část vzniká interferencemi radiových frekvencí z pozemních zdrojů. Takové interference lze podle určitých vlastností odlišit od mimozemských signálů za cenu dalších nároků na výkon počítače.

Ukazuje se, že provedení všech těchto výpočtů pro malou část radiového spektra by vyžadovalo výkon počítače, jehož nedosahují ani současné největší existující superpočítače.

Vyhledávání signálů v proudu dat z radiového teleskopu lze snadno rozložit mezi více výpočetních systémů. Data z pozorování lze rozdělit do frekvenčních pásem, která jsou navzájem zcela nezávislá. Navíc pozorování v jedné části oblohy je nezávislé na pozorování v jiné části oblohy. Ohromnou datovou množinu lze proto rozdělit do malých množin, které lze samostatně analyzovat srovnatelnou rychlostí na osobních počítačích. Díky tomu lze celou výpočetní práci rozdělit mezi majitele počítačů, kteří jsou ochotni darovat výpočetní čas svého počítače.

Projekt SETI@home provádí svá pozorování radioteleskopem v Arecibo v Portoriku Národního astronomického a ionosférického střediska. Projekt používá vyhrazený detektor (téměř svislá struktura upevněná nalevo od středu diskové antény) na opačné straně hlavního detektoru antény na teleskopu Arecibo. Toto uspořádání umožňuje projektu SETI@home provádět pozorování bez rušení jiných uživatelů teleskopu a výsledky lze provádět ve třech hlavních pozorovacích módech. Pokud se primární detektor nepohybuje, objekty na obloze procházejí zařízením SETI@home pod zorným úhlem 0,1 stupně rychlostí rotace Země. Objekt projde zorným polem detektoru za 24 sekund. Pokud se primární detektor pohybuje při sledování nějakého zdroje na obloze, zařízení SETI@home snímá oblohu dvojnásobnou rychlostí. Občas někteří pozorovatelé používají zařízení SETI@home pro vlastní sledování objektů na obloze.

Během projektu SETI@home se podařilo projít většinou částí oblohy třikrát nebo vícekrát. Radioteleskop Arecibo je schopen pokrýt asi 25% oblohy nad obzorem.

Zařízení SETI@home zaznamenává radiové záření o šířce pásma 2,5 MHz se středem na kmitočtu 1 420 MHz, který odpovídá záření emisní spektrální čáry atomů vodíku H_a. Tato spektrální čára je předmětem zájmu astronomů, kteří studují Galaxii. Proto se pracovníci projektu SETI@home domnívají, že právě tuto spektrální čáru by využili mimozemské civilizace pro úmyslné vysílání signálů. Celé pásmo šířky 2,5 MHz je zaznamenáváno na magnetické DLT pásky o kapacitě 35 GByte s použitím 2 bitových komplexních vzorků. Každá páska udržuje asi 15,5 hodiny záznamu dat. Celá obloha by vyžadovala asi 1100 těchto pásek o celkové kapacitě asi 39 terabytů dat.

Zaznamenané pásky jsou dopravovány do Berkeley, kde jsou rozděleny na kratší úseky pomocí čtyř pracovních stanic. Celé pásmo 2,5 MHz je rozděleno na 256 kratších pásem pomocí 2048 bodové rychlé Fourierovy transformace a 256 osmibodovými inverzními transformacemi. Každé pásmo o šířce 9766 Hz je dále rozděleno na 220 vzorků, přičemž každý vzorek odpovídá šířce pásma asi 10 kHz o délce 107 sekund. Jednotlivé vzorky se navzájem překrývají o 20 až 30 sekund, aby bylo možno provést úplnou analýzu signálu, který by se vyskytoval na konci některého vzorku. Každý pracovní vzorek (pracovní jednotka) je dočasně uložen na zařízení s kapacitou asi 750 000 pracovních vzorků a odtud je distribuován uživatelům zúčastněným v projektu SETI@home.

Hlavní servery projektu SETI@home se skládají ze tří počítačů řady Sun Enterprise 450. První počítač udržuje uživatelskou databázi, obsahující informace o asi 2,4 miliónu dobrovolníků projektu SETI@home (včetně počtu dokončených vzorků a času posledního kontaktu s vedením týmu). Uživatelská databáze také obsahuje informace o množství dokončené práce na jednotlivých typech mikroprocesorů a operačních systémech, pro něž byl projekt SETI@home implementován.

Druhý server udržuje vědeckou databázi. Je vybaven diskovým polem zálohovaných RAID disků o kapacitě 432 GByte. Vědecká databáze obsahuje informace o čase, souřadnicích, frekvencích a další údaje o každém pracovním vzorku včetně údaje, kolikrát byl daný vzorek předán uživatelům a kolik výsledků bylo získáno.

Největší část kapacity vědecké databáze představují parametry potenciálních signálů (jako je intenzita signálu, frekvence, přesné souřadnice a čas přijetí signálu), které dobrovolníci projektu SETI@home dosud detekovaly. V říjnu 2000 databáze obsahovala asi 1,1 miliardy možných signálů.

Třetí server obsahuje pracovní prostor, který slouží pro distribuci pracovních vzorků a pro příjem zpracovaných vzorků. Komunikace mezi serverem a uživatelem probíhá protokolem HTTP. Tento protokol byl zvolen proto, že většina uživatelů má svůj počítač umístěn za firewall, která obvykle neumožňuje použít jiný port TCP/IP protokolu (např. port protokolu FTP).

Server podporuje dva typy požadavků. Prvním požadavkem je žádost o pracovní vzorek. Server vybere vzorek z dočasného pracovního prostoru. Nejvyšší prioritu mají dosud neodeslané pracovní vzorky nebo pracovní vzorky, jejichž výsledky nebyly dosud předány.

Druhým požadavkem je předání výsledků od uživatele na server. Server vloží případné nalezené signály do vědecké databáze a změní informace ve statistice uživatele, která se pak zobrazí uživateli.

Signály mimozemských civilizace mají neznámou šířku pásma a neznámé měřítko. Signál může být pulsní, spojitý, širokopásmový nebo úzkopásmový. Klientský software hledá signály v pásmech o šířce od 0,075 Hz do 1220 Hz v časových měřítcích od 0,8 ms do 13,4 sekund. Není známo umístění vysílače, který se může nacházet na rotující planetě nebo na sondě na oběžné dráze kolem planety. Proto může docházet k Dopplerovu posuvu frekvence signálu. Klientský software proto testuje 6761 různých dopplerovských rychlostí v rozsahu -10 Hz/s do +10 Hz/s.

Úprava dat se provádí převodem na komplexní vektor V

    V = \exp(-i.c.t²)

kde t je čas a c je dopplerovská rychlost v rozsahu -10 Hz/s do +10 Hz/s. Pro každý tento dopplerovský posuv se počítají rychlé nepřekrývající se Fourierovy transformace. Délka transformace je od 8 do 131072 v 15 oktávových krocích. Vrcholy větší než 22 násobek střední intenzity jsou zaznamenávány a zasílány středisku SETI@home k další analýze.

Kromě hledání vrcholů intenzity se projekt SETI@home zaměřil na hledání signálů, které odpovídají gaussovské vyzařovací charakteristice teleskopu. Odpovídající gaussovský paprsek je vypočten pro každou frekvenci a pro každý rozsah se spektrálním rozlišením od 0,6 do 1220 Hz (časové rozlišení od 0,8 ms do 1,7 sekundy). Algoritmus se pokouší pro každý čas a každou frekvenci nalézt gaussovskou křivku tvaru

P = B + A \exp[-((t-t₀)/b)²]

kde P je předpovězená intenzita, B je základní intenzita, A je intenzita vrcholu, t je čas, t₀ je čas gaussovského vrcholu, b je polovina šířky pásma. B, A a t₀ jsou volné parametry, avšak šířka pásma je známá. Určuje se z charakteristiky teleskopu pro každý měřený vzorek. Pro určení Gaussova normálního rozdělení se používá test chi-kvadrát (jehož hodnota musí být menší než 10) a poměr A/B, který musí překročit hodnotu 3,2. Takový vzorek se pak použije pro další analýzu.

Většina signálů nalezená uživatelským programem je důsledkem interference radiových frekvencí pozemních zdrojů. Existuje řada algoritmů pro odstranění různých typů interference radiových frekvencí. Teprve poté, co jsou všechny interference vyloučeny, je množina dat zkoumána na vícenásobné detekce v nějakých vztažných soustavách. Vyšší váhy se přiřazují posouvajícím se nebo pulsujícím signálům, které se opakují v určité barycentrické vztažné soustavě. Taková data mohou odpovídat nově detekovaným planetám, blízkým hvězdám (z Glieseova katalogu) nebo globulárním shlukům. Takové signály jsou porovnány s daty SERENDIP IV. Pokud jsou dostatečně zajímavá, provádějí se další pozorování.

Projekt SETI@home v současné době poskytuje uživatelský program pro 47 různých kombinací mikroprocesoru a operačního systému. Uživatelé mohou software získat z webovského serveru projektu SETI@home [X2] Pro systémy Microsoft Windows a Apple Macintosh se software instaluje jako spořič obrazovky. Zpracování dat probíhá jen tehdy, pokud je spořič obrazovky aktivní. Pro další platformy je základní klient napsán v textovém režimu. Uživatelé těchto platforem (obvykle operačních systémů Unix nebo Linux) mohou tohoto klienta spouštět na pozadí. K dispozici je také grafický klient pro systémy Unix v prostředí X Windows. K dispozici je navíc řada dalších aplikací pro zobrazení dat, detekci signálů, zobrazení mapy oblohy a zobrazení statistiky uživatele.

Po přijetí pracovního vzorku klientský program provede základní vyhlazení dat s odstraněním pásma širšího než 2 kHz. Tímto mechanismem klientský program odstraní fluktuace náhodného šumu v daném pásmu. Poté klientský program začne provádět analýzu dat podle následujícího algoritmu:

for (rychlosti Dopplerova posuvu od -50 Hz/s do +50 Hz/s)
    {
    for (pásma od 0,075 do 1220 Hz ve 2X krocích)
        {
        Generování časově uspořádaného energetického spektra;
        Hledání krátkodobých signálů nad konstantním prahem;
        for (každou frekvenci)
            {
            Hledání signálů odpovídajících parametrům paprsku
            (signály s Gaussovým normálním rozdělením);
            Hledání skupin tripletů;
            Hledání opakujících se pulsů;
            }
        }
    }

Pro každou hodnotu Dopplerova posuvu klientský program hledá signály v jednom nebo více pásmech mezi 0,075 a 1,221 Hz. K tomu používá rychlou Fourierovu transformaci délky 2n (n = 3,4,...,17) pro transformaci dat na určitý počet časově uspořádaných hodnot spektra. Aby se výpočet neopakoval, pro každý Dopplerův posuv nejsou testována všechna pásma. Pouze pokud je změna posuvu významná v porovnání s hodnotou 1/Du², program počítá další rychlou Fourierovu transformaci dané délky. Proto jsou provedeny 32 bodové transformace častěji než 64 bodové transformace.

V transformovaných datech klientský program vyhledává signály převyšující 22 krát intenzitu šumu. Tato úroveň odpovídá hodnotě vyzařovaného výkonu 7,2.10^-25 W/m², který odpovídá detekci celulárního mobilního telefonu na některém měsíci Saturnu. Klientský program zaznamenává všechny takové špičky.

Pokud mají transformovaná data dostatečné časové rozlišení (n < 15) a SETI@home přijímač nesleduje objekt na obloze, pak klientský program vyhledává signály, které odpovídají vyzařovací charakteristice teleskopu. Jak se radiový zdroj pohybuje zorným polem, intenzita signálu kolísá s vyzařovací charakteristikou teleskopu, která je zhruba gaussovská (intenzita signálu se mění podle tvaru Gaussovy křivky normálního rozdělení). Klientský program proto počítá vážený průměr signálů, které překročí 3,2 krát střední hodnotu intenzity šumu. Proto nejnižší hodnota vyzařovaného výkonu zdroje odpovídá hodnotě asi 8,4.10^-25 W/m².

Klientský program dále rozdělí transformovaná data na každé frekvenci do úseků s dobou trvání, která odpovídá době, kdy objekt projde celým zorným polem. Dva algoritmy tyto úseky analyzují na výskyt pulsních signálů. První algoritmus hledá triplety (tři po sobě souměrně rozložené signály) s intenzitou 7,75 krýt vyšší než je úroveň šumu (tj. asi 5,3.10^-25 W/m²).

Druhým algoritmem pro výskyt pulsních signálů je modifikovaný rychlý skládací algoritmus. Skládací algoritmus rozdělí data do úseků o délce rovné hledané periodě a vzájemně je sčítá, aby upravil poměr signálu k šumu. Rychlý skládací algoritmus tuto funkci provádí pro velké množství period bez duplikování součtů. Skládací algoritmus, použitý v projektu SETI@home, prohledává zhruba N.log N pulsních period, kde N je délka vstupního pole. To odpovídá periodám mezi dvěma vzorky a N/3 vzorky. Typický průchod klientského programu přezkoumá asi půl miliónu period v délce od 2 ms do 10 s. Program počítá prahové hodnoty pro detekci pulsních signálů dynamicky vzhledem k počtu přidaných vzorků. Tato prahová hodnota může odpovídat 0,04 násobku střední intenzity šumu pro pulsy s periodou kratší než 10 ms. To odpovídá pulsní energii kolem 1,8.10^-26 J/m².

V závislosti na zkoumaném pracovním vzorku a jeho parametrech program provede od 2,4 do 3,8 biliónu operací v pohyblivé řádové čárce. Pro počítač o kmitočtu 500 MHz zpracování vzorku trvá 10 až 12 hodin. Průměrně klientský program oznámí 4 vrcholy, jeden gaussovský signál, jeden pulsní signál a jeden tripletový signál.

Když klientský program dokončí zpracování pracovního vzorku, práce ještě nekončí. Obvykle klientský program projektu SETI@home nalezne několik potenciálních signálů. Samozřejmě žádný z těchto signálů nemusí být příznakem existence mimozemské civilizace.

Při zpracování dat počítačem může vždy dojít k chybám. Mikroprocesory, polovodičové paměti a pevné disky jsou obvykle velmi spolehlivé. Projekt SETI@home používá tisíce let strojového času denně, čímž se tato nízká chybovost zařízení zvýrazňuje. Přestože se technická chyba objeví nejvýše jednou za 10¹⁸ strojových instrukcí procesoru, u projektu SETI@home, který využívá tisíce počítačů, k těmto chybám dojde několikrát za den. K dalším chybám dochází při přenosu výsledků kvůli přerušení spojení nebo chybné funkci proxy cache HTTP. Ve snaze tyto chyby detekovat a odstranit se testuje, zda parametry mají povolené hodnoty. Každý pracovní vzorek se zasílají několika dobrovolníkům a po zpracování se provádí porovnání získaných výsledků.

Většina signálů v databázi jsou pouze důkazem pozemské inteligence. Zdroje úzkopásmových radiových emisí se vyskytují všude tam, kde se vyskytuje nějaká lidská technologie. Přestože umístění observatoře Arecibo bylo zvoleno tak, aby se v okolí vyskytovalo co nejméně zdrojů radiového záření, také zde existuje radiový šum od elektronických zařízení, letadel, satelitů nebo jiných vysílačů. Naštěstí tyto pozemní zdroje radiového záření lze snadno odlišit od případných mimozemských signálů.

Část radiofrekvenčních interferencí pochází ze spojitých nízkopásmových signálů, které vznikají v okolí observatoře. Mimozemský signál může být detekován pouze tehdy, je-li jeho zdroj v zorném poli zařízení, což je po omezenou dobu. Každý signál, který tuto omezenou dobu překračuje, je nutně pozemského původu a musí být vyloučen.

Další zdroje radiofrekvenčních interferencí mají krátkou dobu trvání a opakují se v intervalech hodin až dní. Protože se tyto signály opakují v době, kdy radioteleskop má v zorném poli jinou část oblohy, lze tyto signály snadno vyloučit.

Po odstranění radiofrekvenčních interferencí zůstává určité množství signálů, které vznikají náhodnými fluktuacemi šumového pozadí a vypadají jako mimozemské signály. Tyto signály jsou skutečně mimozemského původu a proto se studuje, zda tyto signály přetrvávají. Předpokládáme, že signály mimozemských civilizací budou trvat na přibližně stejné frekvenci po určitou dobu.

Ke dni 23. října 2000 se projektu SETI@home zúčastnilo 2,438,045 dobrovolníků. Z tohoto množství 519,725 dobrovolníků skutečně použilo klientský program a dodalo výsledky do dvou týdnů. Tito dobrovolníci darovali celkem 437,000 let strojového času s celkovým počtem 4,3.10²⁰ strojových instrukcí pohyblivé řádové čárky. Podle představitelů projektu SETI@home tento projekt je největším projektem distribuovaných výpočtů na světě. Počítače dobrovolníků tak vytvořili největší superpočítač na světě s největší výpočetní kapacitou.

V databázi projektu SETI@home se nachází 1,2 miliardy signálů zpracovaných výše popsanými metodami. Rychlost zpracování těchto signálů je dosud nižší, než je rychlost, s níž nové signály do databáze přibývají. Proto byla prostudována jen malá část těchto signálů. Představitelé projektu SETI@home se proto rozhodli posílit svoji výpočetní kapacitu, aby doba od zachycení signálů po jejich zpracování nebyla neúměrně dlouhá. Žádný z dosud studovaných signálů není důkazem existence mimozemské civilizace.

Projekt SETI@home byl původně rozvržen na dva roky s cílem zpracovat získaná data z radioteleskopu Arecibo. Obrovský zájem veřejnosti a nové úpravy klientského softwaru vedly k prodloužení doby tohoto projektu. Předpokládá se, že projekt bude ukončen v roce 2003. V současné době jsou již připraveny nové projekty, které budou využívat počítačů miliónů dobrovolníků celého světa pro další hledání mimozemských civilizací (SETI) nebo pro jiný vědecký výzkum.

Nejdůležitějším rozšířením se stalo nalezení vhodného radioteleskopu na jižní polokouli Země. Tím se pokrytí oblohy zvětší ze současných asi 25% na 75%.

Pro léta 2003 a 2004 jsou již připraveny následující tři velké projekty:

• BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) - otevřená infrastruktura pro výpočty v síti
• SETI@home pro hvězdnou oblohu jižní polokoule
• AstroPulse - detekce astronomických pulsních zdrojů záření

Projekt SETI@home je financován ze soukromých darů. Tým projektu SETI@home zvláště děkuje Planetární společnosti, firmě Sun Microsystems, firmě Fujifilm, Ústavu SETI a Přátelům SETI@home (soukromé osoby) za jejich příspěvky. Některé příspěvky byly poskytnuty programem Kalifornské univerzity (the University of California Digital Media Innovation Program). Tým projektu SETI@home také děkuje všem dobrovolníkům za jejich hodnotnou pomoc a podíl na tomto projektu.

Projekt SETI@home se skládá z mnoha vzájemně propojených programů od šetřičů obrazovky v operačních systémech Microsoft Windows, přes programy běžící na pozadí v operačních systémech Linux/UNIX, datový server až po webovské rozhraní a webovské skripty. Tento software sice dobře posloužil svému účelu, ale během času se objevila jeho závažná a zásadní omezení, která je třeba překonat.

Na podporu budoucích projektů byla v Berkeley vyvinuta otevřená infrastruktura pro výpočty v síti s názvem BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing). Podobně jako původní SETI@home také BOINC se skládá z klientského programu a distribučního datového serveru, který používá nějakou databázi a databázový server. BOINC však nepředstavuje určitý aplikační program, ale softwarový rámec, který může podporovat řadu různých výpočetních aplikací. Umožní provádět různé výpočty současně, jako AstroPulse a SETI@home pro jižní hvězdnou oblohu, a umožní vytvářet nové verze těchto aplikací bez nutnosti jejich ručního nahrávání a instalace softwaru.

BOINC je otevřeným systémem. Jeho použitím mohou také jiné vědecké projekty vytvářet své vlastní distribuované výpočty. Uživatel se může rozhodnout, jakých projektů se bude chtít účastnit a kolik výpočetních prostředků těmto projektům chce věnovat. Uživatelský počítač může například v jednom okamžiku hledat mimozemské civilizace, modelovat globální změny klimatu a provádět biologický výzkum.

BOINC tak uživatelům nabízí možnost využít své výpočetní prostředky současně k různým účelům. Pokud například radioteleskop SETI@home bude z technických důvodů nějakou dobu mimo provoz,  se systémem BOINC bude možno přejít k jinému projektu, aniž bude nutné instalovat nějaký nový software.

V porovnání s projektem SETI@home systém BOINC má několik nových vlastností:

• konfigurovatelné shromažďování prací: uživatel si může v jeden okamžik nahrát více pracovních jednotek.
• grafika OpenGL: uživatel může průběh práce sledovat v grafice true 3D.
• rozšířená konfigurace: uživatel může ovládat využití svých výpočetních prostředků (čas procesoru, diskový prostor, šířka pásma v síti). Konfiguraci lze upravovat přes webovské rozhraní, což umožňuje jednoduchou konfiguraci několika počítačů současně.
• specifická konfigurace projektu: v každém projektu lze konfigurovat určité specifické vlastnosti, jako např. v projektu SETI@home lze nastavit barevná schémata grafiky.
• ukládání dat u klienta: projekty mohou využívat určitou část diskového prostoru uživatelských počítačů pro ukládání vlastních dat a část strojového času procesorů uživatelských počítačů. Například projekt SETI@home bude schopen archivovat radioastronomická data na discích uživatelů místo na digitálních páskách.
• jednotné účtování: systém BOINC má účtovací systém, který bude odrážet skutečný výpočetní čas (nikoliv pouze počet zpracovaných pracovních jednotek, které se mohou lišit svou velikostí)
• otevřené zdrojové texty: systém BOINC má otevřené zdrojové texty programu (nikoliv nutně samotné aplikace). Uživatelé budou moci upravovat klientský program nebo v něm opravovat případné chyby. Systém BOINC na straně serveru používá otevřené zdrojové texty podobně jako Apache, PHP nebo MySQL.

Radioteleskop Arecibo v Portoriku pokrývá asi třetinu celé oblohy, avšak pouze na severní hvězdné obloze. Největším radioteleskopem na jižní obloze je Parkes v Austrálii. Kolegové projektu SETI v Austrálii souhlasili spolupracovat s projektem SETI@home a pomohli zajistit využití tohoto teleskopu.

Na radioteleskopu Parkes bude pro projekt SETI@home použito nové záznamové zařízení, které bude schopno zaznamenávat data ze 13 "paprsků" současně zatímco v Arecibo lze zaznamenávat pouze jeden "paprsek".

Představitelé projektu SETI@home se pokoušejí získat potřebné finance. Pokud se všechno podaří, počátkem roku 2003 bude nové záznamové zařízení na radioteleskopu Parkes nainstalováno.

První aplikací, která bude pro distribuované výpočty využívat systém BOINC, je projekt AstroPulse. Tento projekt si klade za cíl přezkoumat existující data projektu SETI@home na výskyt nového typu radiových signálů o délce jen několika mikrosekund.

Tento typ signálů se odlišuje od typů, které jsou cílem sledování projektem SETI@home. Ačkoliv jsou tyto pulsy značně rychlé, jde o širokopásmové signály. Jejich detekce vyžaduje pro maximální citlivost využít celé pásmo 2,5 MHz. Pro účely projektu SETI@home se toto pásmo rozdělovalo na 256 pásem o šířce 10 kHz. Radiové pulsy, které se pohybují mezihvězdným prostředím (jako jsou rozsáhlé plynové a plynoprachové oblaky v prostoru mezi hvězdami), se rozptylují nebo v čase stlačují. Důsledky tohoto jevu lze odstranit specializovaným algoritmem, který se nazývá "koherentní de-disperze". Tento algoritmus je však výpočetně značně náročný a proto je rozumné použít distribuované výpočty.

Existuje několik potenciálních zdrojů takového typu signálu. Jedním z možných zdrojů jsou pulsary, rychle rotující neutronové hvězdy se silným magnetickým polem, které vyzařují do prostoru úzký kužel paprsků záření. Projekt AstroPulse může odhalit pulsary s velmi krátkými pulsy, které dosud nebyly objeveny. Dalším možným zdrojem mohou být mimozemské civilizace. Posloupnost krátkých pulsů je snadno rozpoznatelným signálem a puls se zápornou disperzí bude zřejmě umělého původu (přirozená disperze vždy způsobuje, že nejprve zachytíme vyšší frekvence signálu). Dalším možným zdrojem mohou být vypařující se černé díry. Černá díra může kvantovou evaporací vyzařovat do okolního prostoru a tím se zmenšovat. Na konci tohoto procesu by měl vzniknout velmi krátký a intenzivní radiový puls. Projekt SETI@home používá nejméně 100 krát vyšší senzitivitu než dosud všechny předchozí projekty hledání těchto černých děr.

Projekt AstroPulse se systémem BOINC je testován v laboratoři v Berkeley a k dispozici by měl být začátkem roku 2003.

Eric Korpela [M1] je výzkumný astronom Výzkumné laboratoře kosmických věd Kalifornské univerzity v Berkeley. Kromě práce na projektu SETI se specializuje na studium mezihvězdné látky a na vývoj astronomických přístrojů pro měření ultrafialového záření.

Dan Werthimer je ředitelem programu Serendip SETI a vědecký vedoucí projektu SETI@home. Publikoval řadu vědeckých článků o hledání mimozemských civilizací, o radioastronomii, přístrojové technice a vědeckém vzdělávání. Je také redaktorem "Astronomical and Biochemical Origins" a "Search for Life in the Universe".

David Anderson je ředitelem projektu SETI@home. Zabývá se výzkumem v oblasti operačních systémů, distribuovaných výpočtů a počítačové grafiky. Jako vedoucí technolog připojil k projektu tým distribuovaných výpočtů z United Devices.

Jeff Cobb je softwarový inženýr a systémový správce pro projekty SETI Kalifornské univerzity. Je členem týmu SETI více než sedm let a je autorem řady algoritmů použitých v projektu SETI@home.

Matt Lebofsky [X4] studoval počítačovou vědu a skládání hudby na Univerzitě v Binghamtonu a v současné době se specializuje na obě tyto oblasti.

Odkazy autorů článku [X1]:

[1] S. Bowyer et al., "Twenty Years of SERENDIP, the Berkeley SETI Effort: Past Results and Future Plans," Astronomical and Biochemical Origins and the Search for Life in the Universe, C.B. Cosmovici, S. Bowyer, and D. Werthimer, eds., IAU Colloquium No. 161 (Editrice Compositori: Bologna), p. 667, 1996.

[2] D. Anderson et al., "Internet Computing for SETI," Bioastronomy 99: A New Era in Bioastronomy, G. Lemarchand and K. Meech, eds., ASP Conference Series No. 213 (Astronomical Society of the Pacific: San Francisco), p. 511, 2000.

Literatura a odkazy:

[X1]  SETI@home: Massively Dsitributed Computing for SETI. By Eric Korpela, Dan Werthimer, David Anderson, Jeff Cobb, and Matt Lebofsky. Scientific Programming, Editor: Paul F. Dubois, dubois@users.sourceforge.net CiSE (Computing in Science & Engineering)

[X2] SETI@home Web site. The Search for Extraterrestrial Intelligence. The SETI@home Sky Survey. Technical paper.

[X3] The Search for Extraterrestrial Intelligence Institute.