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SETI@home （「自宅でのSETI」）は、地球外生命体の痕跡を探すことを目的として電波信号を分析する、バークレーSETI研究センターのプロジェクトです。2020年3月までは、 BOINCソフトウェアプラットフォームを利用したインターネットベースの一般向けボランティアコンピューティングプロジェクトとして運営されていました。カリフォルニア大学バークレー校の宇宙科学研究所がホストを務めており、世界的なSETI活動の一環として実施されている数多くの活動の一つです。
SETI@homeソフトウェアは1999年5月17日に一般公開され[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 、1996年に開始されたGreat Internet Mersenne Prime Search（GIMPS）と1997年に開始されたdistributed.netに続き、研究目的でインターネット上でボランティアコンピューティングを大規模に利用する3番目の事例となった。MilkyWay @homeやEinstein@homeと同様に、星間空間の現象の調査を主な目的としている。
2020年3月、プロジェクトはSETI@homeユーザーへの新しい作業の送信を停止し、プロジェクトのクラウドソーシングによる計算作業を停止した。[ 9 ]当時、チームは20年分の蓄積されたデータの分析と解釈に焦点を移すつもりだった。しかし、チームは最終的にMeerKATやFASTなどの他の電波望遠鏡からのデータを使用してボランティアによる計算を再開する可能性を残した。[ 10 ]
2021年11月現在、科学チームは開発した星雲ツールを使用してデータを分析し、ノイズ信号（無線周波数干渉）を除去し、 500メートル開口球面望遠鏡を使用して観測する上位100個程度の多重星を選択する予定であり、同望遠鏡には24時間の観測時間が与えられている。[ 11 ]
SETI@homeの当初の目標は以下の2つでした。
これらの目標のうち2つ目は、完全に成功したと考えられています。オリジナルのSETI@homeを発展させた現在のBOINC環境は、幅広い分野における多くの計算集約型プロジェクトを支援しています。
これらの目標のうち最初のものは、今のところ決定的な成果を上げていません。SETI@homeを通じて地球外知的生命体（ETI）の信号を示す証拠は示されていません。しかし、継続的な取り組みは、観測分析が「不適切」ではないという前提に基づいています。この記事の残りの部分は、特にSETI@homeの最初の観測/分析について扱います。空の大部分（98%以上）はまだ調査されておらず、可能性のごく一部でも除外するためには、空の各点を何度も調査する必要があります。
SETI@homeは、アレシボ電波望遠鏡とグリーンバンク望遠鏡の観測データを使用して、地球外生命体からの電波送信の可能性のある証拠を探します。[ 14 ]データは、望遠鏡が他の科学プログラムで使用されている間に「便乗」または「受動的に」取得されます。データはデジタル化され、保存され、SETI@home施設に送信されます。データは周波数と時間で小さなチャンクに解析され、ソフトウェアを使用して分析され、信号、つまりノイズに起因するものではなく、したがって情報を含む変動が検索されます。ボランティアのコンピューティングを使用して、SETI@homeは何百万ものデータのチャンクをオフサイトの家庭用コンピュータに送信して分析し、それらのコンピュータが結果を報告します。このように、データ分析で難しい問題に見えるものが、借りたコンピュータリソースの大規模なインターネットベースのコミュニティの助けによって合理的な問題に縮小されます。
このソフトウェアは、ノイズと区別できる5種類の信号を検索します。[ 15 ]
ETI信号が星間物質や、地球に対する発生源の相対運動によってどのように影響を受けるかには、多くのバリエーションが存在します。そのため、潜在的な「信号」は、宇宙空間のあらゆる方向に既に存在するシンチレーションノイズから確実に区別できるよう、さまざまな方法で処理されます（ただし、すべての検出方法やシナリオをテストするわけではありません）。例えば、別の惑星が地球に対して一定の速度と加速度で移動している可能性が高く、その場合、潜在的な「信号」の周波数は時間とともに変化します。SETI@homeソフトウェアでは、処理を通じてこの変化をある程度チェックしています。
このプロセスは、ラジオを様々なチャンネルに合わせ、信号強度計を見るのと似ています。信号強度が上がれば、注目されます。より技術的に言えば、様々なチャープ周波数と持続時間での離散フーリエ変換を中心とした、多くのデジタル信号処理が関わっています。
現在までに、このプロジェクトでは地球外知的生命体の信号の検出は確認されていません。しかし、強度の急上昇がノイズスポットとして簡単に説明できない候補ターゲット（天球上の位置）をいくつか特定し、さらなる分析を行っています[ 16 ]。現在までに最も重要な候補信号は、2004年9月1日に発表された電波源SHGb02+14aです。
このプロジェクトは、当初掲げた地球外生命体の発見という主要目標には達していないものの、インターネットに接続されたコンピュータを用いたボランティアによるコンピューティングプロジェクトが、有効な分析ツールとして成功し、最大規模のスーパーコンピュータをも凌駕できることを科学界に証明した。[ 17 ]しかし、家庭外のコンピュータ（当初の計画では5万～10万台の「家庭用」コンピュータを使用する予定だった）[ 18 ]が桁違いに多いことが、科学的にプロジェクトに利益をもたらしたとは証明されていない。（これについては、下記の§課題を参照。）
少なくとも断続的にインターネットに接続されたコンピューターを持っている人なら誰でも、電波望遠鏡のデータをダウンロードして分析する無料プログラムを実行することで、SETI@homeに参加することができた。
観測データは、プエルトリコのアレシボ望遠鏡から供給された 2テラバイトの SATAハードディスク ドライブに記録され、それぞれ約 2.5 日分の観測データが保存され、その後バークレーに送られました。[ 19 ]アレシボにはブロードバンドインターネット接続がないため、データは郵便でバークレーに送る必要があります。[ 20 ]到着すると、データは時間領域と周波数領域の両方で107 秒のデータ[ 21 ] 、または約 0.35メガバイト(350キロバイトまたは 350,000バイト) の作業単位に分割され、時間的には重複しますが周波数的には重複しません。[ 19 ]これらの作業単位は、SETI@homeサーバーからインターネット経由で世界中のパーソナル コンピュータに送信され、分析されます。
データはバークレーにあるSETI@homeコンピュータを使用してデータベースに統合された。干渉信号は除去され、最も興味深い信号を探すために様々なパターン検出アルゴリズムが適用された。
このプロジェクトでは、2015年からGPU処理にCUDAが使用されました。 [ 22 ]
2016年にSETI@homeはBreakthrough Listenプロジェクトからのデータの処理を開始しました。[ 23 ]
SETI@homeのボランティア向けコンピューティングソフトウェアは、スクリーンセーバーとして、またはユーザーが作業している間継続的に動作し、そうでなければ未使用となるプロセッサ時間を有効活用した。
当初のソフトウェアプラットフォーム（現在は「SETI@home Classic」と呼ばれている）は、1999年5月17日から2005年12月15日まで稼働していた。このプログラムはSETI@homeの実行のみに対応しており、その後、Berkeley Open Infrastructure for Network Computing（BOINC）に置き換えられた。BOINCでは、SETI@homeの実行と同時に、他のボランティアコンピューティングプロジェクトにも貢献できるようになった。また、BOINCプラットフォームでは、より多くの種類の信号のテストが可能になった。
SETI@home Classicプラットフォームの提供終了により、従来のMac OS （2001年12月以前）を搭載した旧型のMacintoshコンピュータは、このプロジェクトへの参加に適さなくなった。
SETI@homeはソニーのPlayStation 3コンソールで利用可能でした。[ 24 ]
2006年5月3日、SETI@homeの新しいバージョンである「SETI@home Enhanced」の新しいワークユニットの配布が開始されました。プロジェクト開始時よりもコンピュータの処理能力が向上し、より高度な計算処理が可能になったため、この新バージョンは、ガウス信号や一部のパルス信号に対して、オリジナルのSETI@home（BOINC）ソフトウェアよりも2倍高い感度を持つようになりました。この新しいアプリケーションは最適化されており、一部のワークユニットでは以前のバージョンよりも高速に動作します。ただし、一部のワークユニット（科学的に見て最も優れたワークユニット）では、処理にかなり時間がかかります。
さらに、SETI@homeアプリケーションの一部のディストリビューションは、特定の種類のCPU向けに最適化されていました。これらは「最適化実行ファイル」と呼ばれ、そのCPUに特化したシステム上でより高速に動作することが確認されていました。2007年現在これらのアプリケーションのほとんどは、Intelプロセッサとその対応する命令セット向けに最適化されていました。[ 25 ]
データ処理の結果は通常、コンピュータが次にインターネットに接続された際に自動的に送信されました。また、必要に応じてインターネットに接続するように指示することも可能でした。
世界中で520万人以上の 参加者を擁するこのプロジェクトは、現在までに最も多くの参加者を集めたボランティアコンピューティングプロジェクトです。SETI@homeの当初の目的は、5万台から10万台の家庭用コンピュータを利用することでした。[ 18 ] 1999年5月17日の開始以来、このプロジェクトは合計200万年を超える計算時間を記録しています。2001年9月26日、SETI@homeは合計10²¹回の浮動小数点演算を実行しました。これは、2008年版ギネス世界記録で史上最大の計算として認められました。[ 26 ] 2013年6月23日現在、233か国で14万5000台以上のコンピュータがシステム内で稼働しています（合計140万台）。 SETI@homeは668テラFLOPSを超える計算能力を持っていた。[ 27 ]比較のために、2013年6月23日時点で天河2号コンピュータは 世界最速のスーパーコンピュータであり、33.86ペタFLOPS（約50倍）の計算能力を持っていた。
南半球を分析するために、オーストラリアのパークス天文台からデータを取得する計画があった。 [ 28 ]しかし、2018年6月3日現在、 これらの計画はプロジェクトの Web サイトには記載されていませんでした。その他の計画には、マルチビーム データ レコーダー、近時間持続性チェッカー、およびAstropulse (コヒーレント分散を使用してパルス信号を検索するアプリケーション) が含まれます。[ 29 ] Astropulse は、オリジナルの SETI@home と連携して、高速回転パルサー、爆発する原始ブラックホール、またはまだ知られていない天体物理現象などの他のソースを検出します。[ 30 ] Astropulse の最終的な公開リリース バージョンのベータ テストは 2008 年 7 月に完了し、より CPU 負荷の高い作業ユニットを処理できる高スペックのマシンへの作業ユニットの配布は 2008 年 7 月中旬に開始されました。
2020年3月31日、UCバークレー校はSETI@Homeクライアントが処理するための新しいデータの送信を停止し、当面の間、この取り組みを終了した。同プログラムは、ボランティアによる処理が「収穫逓減」の段階に達しており、結果を処理する間、この取り組みを一時休止する必要があると述べた。[ 31 ]
SETI@homeのユーザーたちは、処理できる作業単位の最大数を競い合うようになった。個々のユーザーの努力を結集するためにチームが結成された。BOINCの導入により、この競争はさらに激化し、規模も拡大した。
他のあらゆる競争と同様に、システムを「不正」して、実際には行っていない作業の功績を主張しようとする試みが行われてきました。不正行為に対抗するため、SETI@homeシステムはすべての作業ユニットを複数のコンピュータに送信します。この値は「初期複製数」（現在は2）と呼ばれます。各作業ユニットに対する功績は、最低限の数の結果が返され、結果が一致した場合にのみ付与されます。この値は「最小クォーラム数」（現在は2）と呼ばれます。計算エラーや虚偽のデータ送信による不正行為により、十分な数の結果が一致しない場合は、最小クォーラム数に達するまで、さらに多くの同一の作業ユニットが送信されます。正しい結果を返したすべてのマシンに最終的に付与される功績は同じであり、各マシンが主張した値の中で最も低い値となります。
一部のユーザーは、職場のコンピュータにSETI@homeをインストールして実行しています。これは、スタートレックの同化推進型ボーグにちなんで「ボーギング」と呼ばれる行為です。場合によっては、SETI@homeユーザーが会社の資源を悪用して業務単位の成果を得ており、少なくとも2人がエンタープライズ生産システムでSETI@homeを実行したことで解雇されています。[ 32 ]ニュースグループalt.sci.setiには、「SETIスクリーンセーバーで解雇された人はいますか」 [ 33 ]というタイトルのスレッドがあり、1999年9月14日から始まっています。
他のユーザーは、自宅で大量の機器を集めて「SETIファーム」を作成します。これは通常、マザーボード、CPU、RAM、電源のみで構成される多数のコンピュータが、ディスクレスワークステーションとして棚に配置され、Linuxまたは古いバージョンのMicrosoft Windowsが「ヘッドレス」（モニターなし）で動作します。 [ 34 ]
2020年まで、SETI@homeは、国立天文学・電離層センターが運営し、SRIインターナショナルが管理するアレシボ天文台の施設からデータを入手していた。
観測所の運営予算の減少により資金不足が生じており、民間の寄付者、 NASA 、その他の海外の研究機関、SETI@homeのような民間の非営利団体など、他の資金源からは補填されていない。
しかし、SETIプロジェクトに関わる多くの人々が抱く全体的な長期的見解では、使用可能な電波望遠鏡であればどれでもアレシボ（2020年12月に完全に崩壊）の代わりを務めることができる[ 35 ] [ 36 ]。なぜなら、すべてのSETIシステムは持ち運び可能で移設可能だからである。
ある記録された事例では、米国オハイオ州で使用されるコンピュータにSETI@homeソフトウェアを明示的にインポートして使用したとして、個人が解雇された。[ 37 ]別の事例では、学校のITディレクターが、インストールによって学区に100万ドルの 削除費用がかかったとされる後に辞任した。しかし、この解雇の他の理由には、上司とのコミュニケーション不足、ファイアウォールソフトウェアのインストール不足、コンピュータ機器の盗難疑惑などがあり、[ 38 ] ZDNetの編集者は「ボランティアコンピューティングのナンセンスは、学区が正当な理由で契約を解除するための最も適切で明白な口実だった」とコメントした。[ 39 ]
2005年10月16日現在 BOINC ではないバージョンのソフトウェアの処理の約 3 分の 1 は、職場または学校のマシンで実行されました。[ 40 ]これらのコンピュータの多くは一般ユーザーに制限された権限を与えるため、その多くはネットワーク管理者によって行われた可能性があります。
ある程度、これは家庭用コンピュータへの接続性の向上や家庭用コンピュータの性能向上、特にGPU搭載のコンピュータの性能向上によって相殺される可能性がある[ 41 ]。これはFolding@Homeなどの他のボランティアコンピューティングプロジェクトにも恩恵をもたらしている[ 42 ] [ 43 ] 。モバイルコンピューティングデバイスの普及は、ボランティアコンピューティングのためのもう1つの大きなリソースを提供している。たとえば、2012年にPiotr Luszczek（Jack Dongarraの元博士課程学生）は、iPad 2が組み込みLINPACKベンチマークでCray-2（1985年に世界最速のコンピュータ）の歴史的な性能に匹敵することを示す結果を発表した[ 44 ]。
現在、SETI研究に対する政府からの資金援助はなく、民間からの資金援助も常に限られている。バークレー宇宙科学研究所は限られた予算で研究を進める方法を見出し、寄付金によって当初の計画期間を大幅に超える期間でプロジェクトを継続できているが、それでも他のSETIプロジェクトや他の宇宙科学プロジェクトと限られた資金を巡って競争しなければならない状況にある。
SETI@homeは2007年12月16日の寄付要請の中で、現在のささやかな状況を説明し、2008年も活動を継続するためには47万6000ドルの寄付が必要だと訴えた。
多数の個人や企業が、より高速な結果を得るためにソフトウェアの分散部分に非公式な変更を加えましたが、これによりすべての結果の整合性が損なわれました。[ 45 ]その結果、このような変更を検出しやすくし、信頼できないクライアントを見つけやすくするために、ソフトウェアを更新する必要がありました。BOINC は非公式のクライアントでも動作しますが、異なる、つまり誤ったデータを返すクライアントは許可されていないため、結果データベースの破損は回避されます。BOINC はデータの検証に相互チェックに依存していますが[ 46 ] 、2 つのクライアントが同じ無効なデータを報告してデータベースを破損する状況を避けるために、信頼できないクライアントを特定する必要があります。非常に人気のある非公式クライアント (lunatic) では、ユーザーがSSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、AVXなどのプロセッサが提供する特別な機能を利用して、より高速な処理を行うことができます。
SETI@homeは、BOINCだけでなく、他のハードウェアおよびソフトウェア（データベース）技術のさらなる開発のためのテストベッドです。SETI@homeの処理負荷の下では、これらの実験的な技術は予想以上に困難になる可能性があります。なぜなら、SETIデータベースは一般的な会計データやビジネスデータ、あるいは関係構造を持たないからです。従来とは異なるデータベースの使用は、多くの場合、処理オーバーヘッドの増加やデータベースの破損、さらにはデータベースの完全な障害のリスクを伴います。ハードウェア、ソフトウェア、データベースの障害は、プロジェクトへの参加率の低下を引き起こす可能性があります（そして実際に引き起こしています）。
このプロジェクトは、より大規模なデータセットを処理できる新しいデータベースに切り替えるため、何度か中断を余儀なくされました。ハードウェア障害は、データベースの破損を伴うことが多いため、プロジェクト中断の大きな原因となっています。
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