Cosmology@home

Cosmology@Home — проект добровольных вычислений, построенный на платформе BOINC. Запущен кафедрой Астрономии и Физики Иллинойсского университета в Урбана-Шампань. По состоянию на 5 сентября 2013 года в нём участвуют 55 957 пользователей (106 909 компьютеров) из 190 стран, обеспечивая вычислительную мощность в 13.04 терафлопс^[1]. Проект характеризуется достаточно высокими требованиями к объёму оперативной памяти среди других проектов на платформе BOINC.

Cosmology@Home
Тип	Распределённые вычисления
Операционная система	Кроссплатформенное ПО
Первый выпуск	6 июня 2007
Аппаратная платформа	x86
Последняя версия	• CAMB: 2.16
Состояние	Активное
Сайт	cosmologyathome.org
Медиафайлы на Викискладе

Cosmology@Home
Платформа	BOINC
Объём загружаемого ПО	1.5 МБ
Объём загружаемых данных задания	1.9 КБ
Объём отправляемых данных задания	40 КБ
Объём места на диске	100 МБ
Используемый объём памяти	680 МБ
Графический интерфейс	нет
Среднее время расчёта задания	23—32 часа
Deadline	14 дней
Возможность использования GPU	нет
Медиафайлы на Викискладе

Цели проекта

Реликтовое излучение

Целью проекта Cosmology@Home является сравнение теоретических моделей Вселенной с современными астрономическими и физическими данными и поиск модели, наилучшим образом описывающей нашу Вселенную по результатам моделирования и наблюдения реликтового излучения.^[2]

Результаты проекта могут помочь при планировании и разработке будущих космологических экспериментов, а также при анализе будущих экспериментальных данных, в частности с космической обсерватории Планка, запуск которой состоялся 14 мая 2009 года.

Модели, предложенные проектом, можно сравнить с данными, получаемыми телескопом Хаббл, а также с колебаниями реликтового излучения, измеряемыми WMAP.

Методология исследования

Cosmology@Home использует для расчётов распределённые вычисления.

Для любой из теоретически возможных моделей Вселенной Cosmology@Home генерирует десятки тысяч наборов космологических параметров, к которым относятся ^[3]:

1. Параметры, определяющие содержимое и геометрию Вселенной через уравнения Эйнштейна:

• средняя плотность темной материи во Вселенной ${\displaystyle \Omega _{cdm}}$;
• средняя плотность барионной материи во Вселенной ${\displaystyle \Omega _{b}}$;
• средняя плотность темной энергии во Вселенной ${\displaystyle \Omega _{\Lambda }}$;
• средняя плотность нейтрино во Вселенной ${\displaystyle \Omega _{\nu }}$;
• скорость расширения Вселенной ${\displaystyle H_{0}}$ (постоянная Хаббла).

2. Параметры начальной физики (описывают физические процессы на самых ранних стадиях развития Вселенной из Большого взрыва и отвечают за появление флуктуаций в её структуре):

• интенсивность первичных флуктуаций (англ. Primordial fluctuations) ${\displaystyle A}$;
• корреляционные свойства первичных флуктуаций ${\displaystyle n_{s}}$;
• относительное количество флуктуаций плотности и гравитационных волн ${\displaystyle r=T/S}$.

3. Свойства темной энергии (описывают общие свойства темной энергии как космологической жидкости (англ. cosmological fluid)):

• параметр уравнения состояния ${\displaystyle w}$;
• скорость изменения параметра уравнения состояния ${\displaystyle w_{a}}$;
• скорость звука в темной энергии ${\displaystyle c_{s}^{2}}$.

Также рассматривается возможность исследования влияния дополнительных параметров (начальных возмущений, присутствия неизвестных частиц, специфических свойств темной энергии).

Каждое расчетное задание (англ. work unit, WU) представляет собой вариант Вселенной, определяемый выбранными в начале моделирования значениями параметров. Если для каждого из 15-20 параметров выбрать только 2 возможных значения, потребуется вычисление свойств ${\displaystyle 2^{15}-2^{20}}$ моделей Вселенной. Результаты моделирования подвергаются обработке с использованием алгоритмов машинного обучения PICO (Parameters for the Impatient COsmologist) ^[4] для выбора из всего многообразия моделей тех, которые согласуются с экспериментальными данными.

При обработке задания на компьютере участника, компьютер рассчитывает одну из моделей с заданным набором параметров от момента Большого взрыва до наших дней. Результатом такого моделирования является список наблюдаемых свойств Вселенной. Далее эти данные возвращаются на сервера проекта и дожидаются достаточного количества примеров, которые уже обрабатываются на PICO^[5][6], который разрабатывался учёными в рамках проекта Cosmology@Home и сравнивает полученные данные с реальным миром.

История

• 6 июня 2007 — Проект запущен в закрытом альфа режиме (только по приглашениям).
• 23 августа 2007 — Открыт для свободной регистрации для участия в альфа-тестировании.
• 5 ноября 2007 — Проект перешёл в стадию бета-тестирования.