Du projet SETI@home à BOINC

Disposant à présent d'un budget, de l'infrastructure d'Arecibo, de la connectique adéquate et d'un logiciel opérationnel, le projet SETI@home naquit officiellement le 17 mai 1999 mais fonctionnait déjà officieusement depuis le 1 mars 1999.

Aujourd'hui le Fond CSFF est intégré à la Planetary Society. La Society pensait pouvoir compter sur environ 200 à 300000 participants prêts à consacrer quelques heures du temps CPU de leur ordinateur pour rechercher des signaux d'une autre civilisation. Quelques membres indulgents imaginaient qu'un jour on attendrait le million, mais d'aucun pensaient alors qu'il s'agissait d'une fantaisie. La réalité ici aussi dépassera l'imagination.

Informé de ce projet par la Planetary Society dont j'étais membre, je me suis inscrit au programme SETI@home une semaine après son inauguration, le 25 mai 1999. A l'époque nous étions à peine 2000 inscrits et je ne comprenais pas pourquoi les amateurs n'étaient pas plus nombreux à participer à ce projet mis gracieusement à notre disposition par les scientifiques. Il fallait vraiment profiter de cette opportunité ! Mais j'étais trop impatient.

Un an après son lancement, en mai 2000, les statistiques de Berkeley indiquaient que SETI@home comptait déjà 2 millions de participants ! Cinq ans plus tard, en 2004 nous approchions les 5 millions d'utilisateurs inscrits et ce nombre augmentait en moyenne de 20% tous les 6 mois !

Cette progression constante du nombre d'amateurs et prouve encore aujourd'hui l'intérêt réel du public envers ce type de projet. L'engouement est évident, non seulement pour SETI mais également envers le concept de traitement distribué qui est finalement transparent pour l'utilisateur assis derrière son ordinateur mais rend un grand service à la communauté scientifique.

En 2000, le programme SETI@home fut nominé lors de la cérémonie 2000 Smithsonian Computerworld Awards à laquelle évidemment participèrent David Anderson et David Gedye. Le programme était sacralisé et pouvait s'attendre à récolter les fruits de sa célébrité.


Deux manières d'atteindre une vitesse supérieure à 100 TeraFlops : installer un RS/6000 SP Asci White (à gauche) grand comme deux terrains de basquet, équipé de 8192 microprocesseurs, 6 TB (trillion de bytes) de mémoire et plus de 160 TB d'espace disque, ce qui représente une capacité équivalente à 6 fois la Librarie du Congrès américain soit 12.3 TFLOPS. Vous décuplez ensuite l'installation... bref vous déménagez dans un building de 10 étages ! Ou plus modestement, utiliser la puissance distribuée d'Internet : 300000 PC actuels vous permettent d'atteindre une puissance de calcul de 200 TFLOPS ! Au centre, rappel du schéma du traitement d'un module de travail de SETI@home entre son enregistrement à Arecibo et le client distant. A droite, les quatre ordinateurs installés à l'Université de Berkeley analysant les données renvoyées par les clients SETI@home. La première solution coûte 10x 110 millions de dollars, la seconde 400000$. Notons que l'Asci White devrait atteindre une puissance de 100 TeraFlops en 2007. Il est principalement utilisé pour simuler les tests nucléaires du Ministère de la Défense américain. Documents LLNL, Jorgen Städje/QEDAB et Dan Werthimer/SETI Institute.

Que voit-on sur l'interface cliente de SETI@home installée chez l'utilisateur final ? Qu'il s'agisse de l'ancienne ou de la nouvelle version, l'interface utilisateur fournie par l'Université de Berkeley constitue en fait un logiciel d'analyse spectral, de traitement numérique de signal (DSP) automatisé.

Les signaux bruts envoyés par Berkeley sont indéchiffrables. Pour y déceler un éventuel signal différent du bruit de fond, le programme les traite au moyen d'un algorithme mathématique appelé transformée de Fourier rapide (FFT) à la recherche de signaux constants et de forte intensité. Pour se faire les signaux sont convertis d'un domaine que l'on appelle temporel (évoluant dans le temps) en un domaine spatial : on affiche la fréquence du signal le long de l'axe horizontal et sa puissance le long de l'axe vertical. De cette manière la FFT permet par exemple de calculer la fréquence d'un signal se répétant rapidement dans le temps. S'il affiche un pic au milieu du graphique cela signifie qu'il a détecté un signal intense à une fréquence déterminée.

L'une des premières versions du logiciel d'analyse de spectre SETI@home dans l'environnement Windows. Cette interface affichait le résultat des différentes analyses FFT. Ce GUI "classique" a été abandonné en 2006 au profit du client BOINC (voir page suivante).

La fenêtre inférieure multicolore de SETI@home représente le résultat des signaux radio traités par FFT. Au début du traitement d'une unité de travail, le programme effectue 15 FFT différentes, chacune examinant les signaux à une certaine résolution et afiche le résultat dans la fenêtre supérieure gauche.

Ainsi, on commence par une résolution très élevée de 0.075 Hz. Mais si vous voulez connaître la fréquence d'un éventuel signal avec précision, il faut analyser des morceaux de données plus longs de 13.42 sec (T=1/n). Pour effectuer l'analyse d'une unité de travail de 107 secondes, il faut donc relancer 8 fois le traitement FFT.

Si on réduit la résolution à 0.14 Hz on peut utiliser des données de 6.7 secondes seulement. La résolution en fréquence est réduite mais nous augmentons la résolution spatiale. Cela revient à dire que durant les mêmes 107 secondes nous "regardons" l'échantillon deux fois plus près (16 FFT). Le programme analyse ainsi les données à 15 résolutions différentes : 0.075, 0.15, 0.3, 0.6, 1.2, 2.5, 5, 10, 20, 40, 75, 150, 300, 600 et 1200 Hz.

Chaque fois que l'on réduit la résolution de moitié en fréquence le programme doit doubler le nombre de FFT pour couvrir les 107 secondes de l'unité de travail. C'est donc un travail d'analyse très important qu'il effectue ainsi en permanence.

Si les résultats de SETI@home dépassent toutes les espérances, sur les millions d'utilisateurs enregistrés par email à l'Université de Berkeley bien peu sont des bénévoles assidus. La répartition des nationalités participantes est d'environ un utilisateur américain pour un étranger avec plus de 220 pays représentés. Mais si plus de 90% des utilisateurs ont au moins analysé un module, plus de 96% d'entre eux ont toutefois abandonné, ou pour le moins temporairement suspendu leur participation, parfois depuis plus d'un an. Si on ne les rappelle pas, l'abandon sera probablement définitif.

En pratique un peu plus de 650000 utilisateurs se sont inscrits au client SETI@home sous BOINC mais environ 165000 amateurs seulement (et près de 1.5 millions d'ordinateurs) sont actifs en permanence, formant le "noyau dur" des fervents défenseurs de SETI ou plus généralement des projets de la Planetary Society. Périodiquement l'équipe SETI rappelle donc ses anciens supporters par émail et les forums spécialisés s'en font l'écho.

Si un 1.5 millions d'ordinateurs participent au même projet de façon quotidienne, traitant en moyenne une unité de travail en 12 heures, chaque jour 3 millions d'unités représentant un total d'environ 1.2 TB de données sont traités ! Si une unité sur dix contient au moins un signal significatif, en une année le champ stellaire défriché par la communauté SETI et par les astronomes de Berkeley en particulier se compte en milliers d'étoiles. Globalement, le "travail de fourmi" que réalisent ce million d'ordinateurs n'est donc pas négligeable.

A gauche, en mauve la couverture céleste de SETI@home au 27 juillet 2000. L'antenne d'Arecibo étant pratiquement fixe (seul le collecteur peut se déplacer de quelques degrés) son champ d'analyse est limité à une bande large de 40°. A droite, un gros-plan sur le récepteur ALFA multibeam installé sous le dôme grégorien d'Arecibo en août 2004. Ce module a permis d'augmenter la bande passante du récepteur SETI. Document U.C.Berkeley et U.Cornell/CSIRO.

Sur le plan scientifique, si on analyse à présent les résultats retransmis par chaque utilisateur à Berkeley, le nombre de signaux significatifs (pics, gaussiens, pulses, paires, triplets, etc) se compte par milliards en quelques années et plusieurs centaines d'objets suspects ont fait l'objet d'une deuxième écoute.

Si nous établissons un bilan du projet SETI@home à la mi-2004, sur l'ensemble des enregistrements analysés, plus de 6 milliards de pics (spikes) et 400 millions de signaux gaussiens de forte puissance ont été retenus. Parmi ceux-ci environ 0.1% ont une origine terrestre : 6 millions de pics, plus de 840000 signaux gaussiens, 636000 pulses et 485000 triplets ont été rejetés car il s'agissait d'interférences.

Finalement, sur les 6.5 milliards de signaux suspects, il ne resta que 2568 candidats dont plus de 99.99% ne se sont jamais reproduits. Leur bande passante oscillait entre 0.5-2.0 Hz, trop large en théorie pour provenir d'une source artificielle. Il va sans dire qu'à ce jour SETI n'a capté aucun signal émis par une éventuelle source extraterrestre artificielle. La recherche continue...