Czech National Team

Informace - pomoc

Pomoc s projekty a nastavením: forest
e-mail: forest(at)czechnationalteam.cz
Administrátor: kyong
e-mail: kyong(at)czechnationalteam.cz
Statistiky: vkliber
e-mail: vkliber(at)czechnationalteam.cz

Czech National Team o. p. s. - nezisková organizace
Podpořte nás

Formula BOINC

Spřátelené weby

Česká astronomická společnost - www.astro.cz

Instituce, které podpořily vznik a provoz týmových počítačů

Intel

Vimbau

Počítadlo přístupů

Subdoména Einstei@home

* Einstein@Home - článek na pokračování: část č.7

Vydáno dne 01. 03. 2005 (7837 přečtení)

LSC

 

        Zabývá se metodami analýzy dat a šifrování pro experimenty LIGO a GEO 600.

        Skupina UWM LSC je podporována granty NSF: PHY 0200852, PHY 0421416, a PHY 0079683.

 

LSC je fórum pro organizování technického a vědeckého výzkumu v LIGO. Jeho posláním je zajistit rovné podmínky pro jednotlivce a instituce organizováním výzkumu, publikací a všech dalších vědeckých aktivit. Zahrnuje vědce z LIGO laboratoří právě tak jako spolupracující instituce. Tyto organizace se svým vlastním vedením a kontrolou jsou oddělené od LIGO laboratoří, ale pro definitivní schválení výzkumného programu ředitelstvím laboratoře ohlašují technické projekty, publikace a podávají oznámení o nových pozorováních a výsledcích fyziky.

 

UČEL SPOLUPRÁCE

1. Výzkumný a technický rozvoj

LSC navrhuje a prezentuje fakta pro vědecký výzkum, sestavuje program vývoje a jeho členové realizují vědecký program LIGO. Postupy jsou  koordinovány LIGO laboratoří. LSC vykonává následující funkce:

a) určuje vědecké potřeby projektu

b) nastavuje priority pro výzkum a vývoj

c) doporučuje nadační agentury a LIGO laboratoře pro srovnání výkonu  požadovaného pro podporu různých částí výzkumného programu

d) získává vědecké zdůvodnění pro programy v Poradním výboru LIGO a ve finančních agenturách

 

2. LIGO vědecké činnosti

 LSC radí při vědeckých sporech LIGO laboratořím v činnostech :

a) optimalizace vědeckých ohlasů v operacích na zařízeních LIGO laboratoří,

b) rozdělení výzkumu na vývojový a pozorovací

c) priority pro zlepšení zařízení LIGO,

d) měření času a snadnosti při změně přístrojového vybavení u početné základny .

 

3. Postup publikace a analýzy dat

 LSC zakládá metody publikace a prezentace pro LIGO projekty

 

 DASWG je pracovní skupina z "LIGO GRUP", která je otevřená pro  všechny LSC členy a pořádá pravidelné setkávání členů.

 

 

 

LSC DataGrid

       LSC DataGrid je kombinací LSC výpočtu a ukládání zdrojů dat pomocí "Grid Computing middleware" pro vytvoření jednotného LIGO prostředí pro analýzu dat z šesti celosvětových aktivních center.

 

ASIS je podskupina LSC (LIGO GRUP). Byla založena na LSC pracovním setkání v březnu 1998. Jejím účelem je radit LSC v následující tématech:

 - Vývoj techniky pátrající po předpokládaných zdrojích: šablony, algoritmy, a filtry pro :

            - Kompaktní binární systémy.

            - Okamžité zdroje: zhroucení supernovy, formace černých děr.

            - Periodické zdroje.

            - Náhodné zdroje

 - Vývoj techniky pátrající po neznámých zdrojích.

 - Zdroj statistik - log(S)/log(N) odhady.

 - Určení přímých a nepřímých funkcí.

 - Pořízení a podpora uživatelského softwaru pro archivaci

Další klíčovou rolí ASIS je pomáhat určovat priority výzkumu a vývoje  LSC, a pomáhat vytýčit role programu uvnitř LSC koordinací prácí různých LSC členů.

 

LSC pracovní skupina pro rozbor dat

 

Cíle:

 

     Za účelem objevení a zkoumání zdrojů gravitačních vln musíme podrobně porozumět povaze nástrojů. Konečným cílem pracovní skupiny je popis LIGO interferometrů  tak, aby astrofyzikální výzkum  byl proveden důvěryhodně. Je mnoho aspektů charakterizující detektor a mnoho parciálních úloh včetně  diagnostiky. Členové skupiny LIGO globálních diagnostických zařízení (GDS) jsou proto automaticky členy této pracovní skupiny a přirozeně formují jeho jádro. Ve skutečnosti všechny algoritmy vyvinuté touto pracovní skupinou pro rozbor dat se stanou online nebo offlline diagnostikou.

 

Nejdůležitější cíl offline rozboru dat je porozumění přístrojovému hluku.

      Hluk řadíme do dvou kategorií: ustálený stav (anebo mírně kolísavý) a přechodný(dočasný) hluk, kde hranice mezi nimi může být neostrá v závislosti na vesmírném zdroji bádání (10 sekund? 1 minuta? 1 hodina?). Při hledání pevně sloučených dvojic je dočasný hluk zastoupen častěji. Proto se vytvořila  podskupina věnující se "přechodné analýze". Zavedené provádění charakterizace je důležité při hledání periodických a pseudoperiodických zdrojů gravitačních vln. Hlavní úkol skupiny pro rozbor dat je vývoj algoritmů pro porozumění těmto dvěma typům hluku.

     Byly vytvořeny další dvě podskupiny pro vývoj nezbytných nástrojů v této oblasti. Jedna podskupina se věnuje poskytováním vyhovující a rychle přizpůsobitelné nepřímé redukci dat. Další podskupina se věnuje simulaci množiny dat, která obsahuje detailní modelování interferometrů.

 

Zvláštní úkol:  problém simulace dat

Skupina pro rozbor dat LSC (rozpoznávání vesmírných zdrojů) a skupina detekce důvěrné a statistické analýzy  se budou podílet na problému simulace dat zavedeném LIGO jako součást přípravy LIGO datové analýzy. Konkurence skupin slouží k povzbuzení analytické práce ve výcviku a slouží jako ověřovací funkce. Ačkoli tato výzva bude nakonec vyžadovat komplexní a realistický LIGO popis simulace, počáteční úsilí se soustředí na analyzování dat produkovaných 40-metrovým modelem přístroje v Caltech.

 

Provedení rozboru:

Provedení rozboru jako protiklad k občasné analýze, se zakládá na ustáleném režimu interferometrů. Charakterizace zahrnuje kvantifikující sílu známých nástrojových a okolních zdrojů hluku, stupeň korelace mezi důležitými postupy a nástrojovou citlivost na zdroje gravitačních vln. Rozbor může být omezený v popisu anebo může být podrobný až ke korekci datového toku pro známé efekty.

 

Příklady zdrojů hluku jsou:

- znečištění elektrickým vedením  (60 Hz & harmonické kmity)

- seizmický hluk

- sada vibrací

- podprahový mód

- ozvěna vnitřního zrcadlo

- nelineární hladina hluku

 

Příklady popisů nástrojového chování:

- pracovní pozice

- koeficient křížové vazby

- kalibrační křivky reakce

- optické a geometrické parametry (měly by být stálé)

 

Příklady popisů astrofyzikální citlivosti:

- vynucení citlivost na 150 Hz

- maximum pozorovací vzdálenosti pro nespirální standardní prosvěcování

- kmitočet měnivého interferometru odpovídajícího astrofyzikálním šablonám

 

Příklady nástrojové analýzy:

- statistický popis

- kapacita spektra a spektrogramů

- závislost času a frekvence

- korelace, autokorelace

- vyrovnané filtry

- základní hodnoty rozkladu

 

Zaznamenání výsledků rozboru:

výsledky rozboru dat budou uložené v databázi

hlavní úkol této pracovní skupiny je definovat druh zaznamenaných informací

 

Korekce dat:

Hlavní úkol je pokusit se o jednoznačné opravování dat pro známé efekty.

Můžeme odečíst známé efekty pro vytvoření nejlepšího odhadu h(t)? Nebo můžeme pouze rozpoznat a určit přístrojové efekty a vyhnout se uvedení dalších chyb kvůli nedokonalému odečítání?

Další sporné otázky v rozboru vesmírné závislosti jsou metodou pro korekci Dopplerova  efektu v pátraní po periodických zdrojích a pro korekci přístrojově bělených filtrů.

 

Hlavní plán:

- stanovení priority a vyhledání dobrovolníků

- definování struktury záznamů v databázi (s vhodnou pružností)

- aplikace a testování jednoduchých algoritmů pro získání zkušeností

- zlepšení a rozšiřování důmyslnějších algoritmů

 

 

Funkce v LIGO výzkumu

 

Funkce pracovní skupiny LSC v LIGO diagnostice a analýze dat:

     Rozdíl mezi diagnostikou dat a rozborem dat je nepatrný. Ve skutečnosti je diagnostika podmnožinou rozboru dat. Je snadné si  představit vývoj offline algoritmů jako součást rozboru dat v průběhu analýzy, kdy následné zapojení algoritmů do přímé diagnostiky setře rozdíly.

Základem je udržovat těsnou spolupráci mezi touto pracovní skupinou a skupinou LIGO globálního systému diagnostiky (GDS), minimalizovat duplikátní  úsilí a umožnit analýzu dat i nečlenům LIGO-LAB  LSC.

Důležitá role této pracovní skupiny je směrovat LSC členy na správnou cestu a pracovat s LIGO laboratořemi redukováním příspěvků pro zlepšení efektivity. Ačkoli plány se stále vyvíjejí, níže je uveden souhrn tří etap analýzy dat  následované celkovým přehledem každé etapy. Tyto přehledy nejsou popsány podrobně kvůli komplikovanosti procesům.

 

Souhrn tří stupňů analýzy dat:

- online diagnostika - na místě

- offline zpracování, monitorování & spouštění - na místě

- archivace & astrofyzikální výzkum - vzdáleně

 

Online diagnostika:

Přímá diagnostika bude omezována, data budou sledována pasivněji a invazněji. Algoritmy běžící přímo využívají vnitřní paměť, následkem čehož dochází k duplikaci a je potřeba koordinace mezi GDS a Skupinou kontroly a správy dat (CDS). Bude obtížné pro LSC členy podílet se vzdáleně na vývoji kvůli zvláštním omezením při šifrování dat a pro omezení průniku .

 

Offline zpracování, monitorování a spouštění:

Nepřímá analýza dat (ale v místě) bude probíhat hlavně na pracovních stanicích SUN. Bude zahrnovat sledování dat pro zjištění přechodných anomálií, vytváření pomocných záznamů potřebných pro uložení v databázi, vytváření standardního zjednodušeného datového formátu a vytváření redukované skupiny dat.

       Monitorování a vytváření redukované množiny dat jsou přirozenou oblastí do které by měla přispívat Skupina LSC rozboru dat. Většina základních nástrojů bude psaných v jazyce C nebo C++ , dále budou k dispozici API balíčky dovolující přístup k datům přes takové programy jak ROOT a MATLAB a možná i další. Důležitou součástí systému offline analýzy bude Prostředek pro monitoring dat, který poskytne rychlý přístup k produktům rozboru dat, navržený pro nepřetržitý monitoring dat bude generovat  hlášení centrále a sám bude spouštět méně naléhavé programy pro připojení do databáze.

      Základní monitorovací algoritmy (C a C++) jsou ve vývoji a mohou sloužit jako užitečné šablony pro spolupracovníky s větším množstvím pokročilých algoritmů. Pomocí prostředku pro monitorování dat se vyrobí přehled knihoven (FCL) pro extrahování hrubých data ze systému a knihovna algoritmů (ACL). Později budou obsahovat výkonné algoritmy pro zpracování dat (např. FFT, autokorelace) vytvořené C procedury,které jsou v C++ prostředí.

       Jiný přístup k datům přes ROOT a Matlab poskytuje dvě bohaté a dobře rozvinuté soustavy pro interaktivní manipulaci s daty a grafikou. Matlab již obsahuje efektní algoritmy zpracování signálu.                Algoritmus ACL bude pracovat pod ROOTem zahrnujícím překladač C++ s možností spojení s jinými knihovnami.

       Dosud není promyšlené začlenění vzdálených LSC vývojářů do projektu. Měl by zkušený uživatel Matlabu lpět na vývojovém prostředí a později mít problém se  začleněním do projektu? Měl by přejít rovnou do C nebo C++ používáním algoritmů ACL nebo ROOTu v grafice? Druhý přístup je snad přímější a ku prospěchu LIGO, ale je předčasné to hodnotit. Matlab , balík TRIANA vytvořeným  GEO či další balíky můžou být přesto nejlepší cestou při používání  monitorovacích algoritmů.

 Nyní jsou členové LSC na cestě k preferenci C/C++/Root.

 

Archivace & vesmírný výzkum:

       Centrum pro pokročilý výzkum (CACR) bude sloužit jako archiv LIGO dat z obou míst. LIGO Systém analýzy dat (LDAS) bude poskytovat přístup k datům přes internet. Převážná část analyzovaných vesmírných dat (např. hledání zdrojů gravitačního záření) se bude odehrávat na těchto počítačích (případně mimo ústavy používáním malé množiny dat). Výzkumníci by mohli mít k dispozici již analyzovaná data, což by jim umožnilo pokročit ve výzkumu. Možná bude někde nalezena nezjištěná chyba detekce. Proto je docela žádaný jednoduchý mechanismus pro přenos užitečných algoritmů detekce na této úrovni. Budou se používat stejné algoritmy u prostředků v nepřímé a CACR analýze.

 

 

Autoři: Flegi, které bych tímto chtěl moc a moc poděkovat za pomoc s překladem této části, jelikož se v tom jako programátorka narozdíl ode mě vyzná. Úpravy, doplnění a vydání má na svědomí má maličkost Forest.

 

V závěrečné části č.8 se podrobně podíváme na vlastní projekt Einstein@Home.

 

 



Svůj komentář na tento článek, co by mělo být opraveno, či doplněno můžete napsat do této sekce na našem týmovém fóru.
Téma s komentářem k tomu konkrétnímu článku, by mělo nést stejný název, jako článek na webu.

[Akt. známka: 0 / Počet hlasů: 0] 1 2 3 4 5
Celý článek | Autor: Dušan Vykouřil (forest) | Informační e-mailVytisknout článek
sonna.com.ua


Czech National Team | Projekty CNT | Statistiky CNT | Distribuované výpočty CNT | SETI CNT | Einstein CNT | Asteroids | Fórum CNT | Chat CNT | Galerie CNT | RSS


© Czech National Team, o.s.