Zpracování dat

Jak budou data na vašem počítači analyzována?

Každý ze dvou detektorů LIGO i detektor GEO600 produkuje svoje vlastní sady dat. Abychom mohli tato data analyzovat a najít v nich případně signály gravitačních vln, musíme je rozdělit na malé části, které mohou být zpracovány na jednotlivých počítačích.

Každý počítač dostane údaje odpovídající konkrétní části oblohy a časovému úseku, kdy byla data nasbírána. Zároveň dostane model signálu pulzaru, jaký vědci z dané části oblohy očekávají. Signál z pulzaru by měl mít tvar sinusoidy, tak jak to vidíme na obrázku.

Sinusoida je grafickým zobrazením rovnice y = sin x, má v čase stále stejnou amplitudu (vzdálenost od osy k vrcholku vlny) a vlnovou délku (vzdálenost mezi dvěma vrcholky vln).

Vlna, která se pravidelně opakuje, tak jak ta na obrázku, se nazývá periodická vlna. Kromě amplitudy a vlnové délky je periodická vlna charakterizována také její frekvencí. Frekvence vlny je počet vlnových délek, které projdou konkrétním bodem v prostoru za jednu vteřinu. Signály gravitačních vln mají tvar sinusoid, přičemž jejich frekvence může být různá a je závislá na zdroji, který vlny vyzařuje.

Údaje, které počítač dostane, můžeme interpretovat jako komplexní vlnu skládající se z mnoha jednoduchých sinusoid. K rozkladu, podobnému rozložení skládačky na jednotlivé její dílky, slouží matematická metoda nazvaná Fourierova transformace, nebo její úprava pro počítače, rychlá Fourierova transformace (FFT). FFT tedy rozloží složitý signál z detektorů na množství jednoduchých vln, z kterých každá má tvar sinusoidy s odlišnými parametry (amplitudu, vlnovou délku a fázi).

Tyto jednoduché vlny pak počítač porovnává s modelem signálu z pulzaru. Nalezne-li shodnou vlnu, pošle centrálnímu serveru zprávu a data jsou analyzována dalšími počítači. Jestli všechny počítače shodně potvrdí shodu signálu s modelem, vědci se budou daty zabývat podrobněji a zjistí, zda opravdu pocházejí z gravitační vlny anebo jde pouze o lokální rušení či šumy. Zjistí to porovnáním jejich dat s údaji z dalších detektorů.

Nenalezne-li váš počítač v datech žádnou shodu s modelovým signálem, tak i v takovém případě o tom pošle zprávu centrálnímu serveru. Data budou analyzována ještě přinejmenším jedním počítačem, jestli však ani ten nic nenalezne, data se dále zpracovávat nebudou.

Takováto analýza vyžaduje enormní počítačový výkon. To je důvod, proč potřebujeme vaši pomoc!

Připojte se!