János, Pál
22 °C
33 °C

Programozni tudsz? Angolul beszélsz? Fizika megy?

tk3s 3f553168
2016.03.28. 16:13
A csillagászok ülnek a távcső mögött, esetleg néha fotóznak – nagyjából ezt gondolja az átlagember, pedig jó pár évtizede elmúltak azok az idők, mikor a távcsőbe bámulás romantikája még fontos szerepet játszott az új felfedezések előtti munkában.

Mostanában talán két igazán érdekes hír járta be a csillagászat iránt nem napi szinten érdeklődő emberek Facebook-falát is: az egyik a Plútóról lőtt új, egészen fantasztikus fotók, a másik pedig nem konkrét hír, hanem a tőlünk óriási távolságokra lévő csillagok körül keringő exobolygókról szóló, már-már a tudományos fantasztikumba hajló cikkek. Az emberek nagy része talán a mai napig azt gondolja, hogy az exobolygókat távcsővel nézegetik az emberek, és mikor látnak valamit, azt vagy lefényképezik, vagy valami más módon rögzítik, és így születnek a nagy felfedezések. Pedig dehogy.

99 százalék elemzés, 1 százalék adat

Dr. Kiss László csillagász, akadémikus, az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének munkatársa szerint sajnos már nagyon régen elmúltak a távcsőbe nézegetős idők. „A csillagászokat kétfelé lehet osztani. Vannak elméleti, illetve a megfigyelő csillagászok. Ez utóbbiak azok, akik néha még azért tényleg eljutnak egy igazi obszervatórium igazi műszeréhez, de egyrészt ez néhány hetet jelent mindössze évente, másrészt már ezek a számítógéppel vezérelt távcsövek is digitális képrögzítő eszközökkel dolgozzák fel a tükrökre és érzékelőkre eső jelet” – mondja a kutató. Kiss szerint a csillagászat alkalmazott számítástechnika a fizika területén.

Ha valaki, egy középiskolás mondjuk, azt kérdezi, hogy lesz valakiből csillagász, akkor én visszakérdezek. Programozni tudsz? Angolul tudsz? Fizikát tudod? Matematikát tudod?

Ha ezek közül valamelyik hiányzik, akkor kiváló amatőr csillagász, asztrofotós, vagy bármi, a csillagászatot hobbi szinten közelítő ember lehet a jelentkezőből. Viszont aki komoly tudományt akar csinálni, annak fel kell készülnie, hogy még a megfigyelő csillagász is az idő 99 százalékában számítógép előtt ül.

„De a maradék egy százalékban gyűjtött egy giga-, terra- vagy akármilyen bájt mennyiségű adat feldolgozására aztán rámegy a következő néhány év.” Kiss szerint ez nem csak arról szól, hogy az ember alaposan átnézi az adatokat. Neki például egy négyhetes távcsöves adatgyűjtés után három éve telt el az adatok kirostálásával. „Harmincezer csillag látóirányú sebességét kellett kimérnem. Ehhez meg kellett tanulnom egy halom dolgot, saját programokat fejlesztettem. Persze ezek rendkívül kezdetlegesek egy modern szoftvermérnök szemével, elég, ha annyit mondok, hogy Pascalban írtam a programokat.”

Amikor ezek a programok végeztek, a kutató eljutott oda, hogy a kapott adatokra alapozva megírja a tanulmányt arról, hogy van-e sötét anyag valószínűleg a vizsgált gömbhalmazokban, vagy nincs. Kiss szerint ma a legtöbb természettudományról el lehet mondani, hogy digitális eszközöket használ, ezek eredményeit számítógéppel dolgozza fel, és nagyon sokszor van olyan is, hogy az adatok egy fekete doboznak nevezett gépbe mennek be, és az eredmények onnan is jönnek ki, vagyis a kutatók csak a már valamilyen szempontból feldolgozott és leszűrt eredményeket elemzik.

„Azonban legtöbbször nincsenek kész fekete dobozaink, hanem nekünk kell fejleszteni” – mondja Kiss. „Ilyenkor mindig felmerül, hogy milyen szintű professzionalizmussal kell kidolgoznunk ezeket a megoldásokat. Álljunk neki tákolni mi, mindenféle Pascal- vagy C-kódokat? Használjunk MATLAB-ot?”

A csillagászat is csak üzlet

Az érdekesség az, hogy a csillagászat problémái már ugyanannyira igénylik a számítástechnikai segítséget, mint az üzleti élet kihívásai. Ezért van az Kiss szerint, hogy van egy csomó olyan alkalom, amikor ők, a kutatók, olyan kérdésre keresik a választ, amelyre az már megszületett, csak nem a csillagászok dolgozták azt ki. „Az van, hogy mi a tudománnyal foglalkozunk, főleg adatokkal. Nagyon sokszor kerregünk az elefántcsont-tornyunkban, és fejlesztünk valamit, ami egy problémára – néha kompromisszumos – megoldást jelentenek, pedig lehet, hogy a kinti világban ezek már rég megoldott problémák.”

Ilyenkor jön jól egy olyan fejlesztési platform, mint a magyar Oriana. A cég vezetője szerint ugyanis sokat segíthet a kutatókon, ha kicsit változtatnak azon, ahogy a problémákat megoldják. „Általában az szokott lenni, hogy van egy igény, amivel megkeresnek egy fejlesztőt” – mondja Kovács Péter, az Oriana vezetője. „A fejlesztő több dolgot válaszolhat. Ajánlhat például egy már létező, dobozos szoftvert, amit esetleg picit testre is lehet szabni. Ha ez nem elég, mert a megrendelő nem akar kompromisszumot, akkor van egy teljesen új fejlesztésbe.”

Kovács szerint egyre többször jelenik meg ez az utóbbi, megalkuvásoktól mentes igény. Az ő filozófiájuk az, hogy erre az utóbbi helyzetre állnak rá, de igyekeznek a lehető leggyorsabban választ adni. Ehhez az kellett, hogy a fejlesztést is új oldalról közelítsék meg. Építettek egy alapplatformot, és minden erre épülő megoldást és alkalmazást nyitottá tettek. Mint mondja,

ezt eredetileg magunknak építettük, hogy gyorsabban fejleszthessük le a megrendeléseket, aztán rájöttünk, hogy ez az ökoszisztéma többre képes.

A szakember szerint a rendszer nagy előnye, hogy a partnerek látják, hogy milyen már kész alkalmazások vannak, így nem kell ugyanazt a problémát újra megoldani. „Ezeket megosztjuk, a forráskód nyílt, akár át is alakíthatják, nem ez a lényeg. A lényeg, hogy ez egy olyan közös halmaz, amelyben aztán bárki létrehozhat valami értékeset.”

Ebben a megközelítésben az az érdekes, hogy az alkalmazásfejlesztés ilyen szempontból szinte ugyanazt hozza, mint ami mostanában a tudományban is nagy divat. Az egyes mérési eredményeket sokszor szabadon elérhetővé teszik a kutatók, tehát például egy távcső adatait mások is elemezhetik, nem csak azok, akik a konkrét méréseket elvégezték. Az adatok ott vannak, ráadásul hatalmas mennyiségű adatról beszélünk.

Gravity-Waves-Support-Big-Bang-Theory-e1395082097519
Fotó: stanford.edu

„Régebben egy csillagot négy-öt jellemzővel írtunk le, mára az égboltfelmérő programok miatt minden egyes kis ponthoz az égen van mondjuk kétszáz jellemzőnk” – mondja Kiss. Vannak csillagászok, akik nem külön megnézik a saját szemükkel ezeket a csillagokat, hanem a csillagonkénti kétszáz, vagy ha az időváltozót is hozzátesszük, még ennél is sokkal több jellemző alapján próbálnak összefüggéseket találni. Ezt akár dataszkópnak is hívhatjuk, legalábbis az ELTE-s kollégák nevezik.”

Nem csillagász kell a csillagászoknak

A csillagász szerint a tény, hogy a természettudományok is olyan hatalmas adatmennyiséggel dolgoznak, mint az üzleti élet szereplői, felvillantja a lehetőséget, hogy talán nem pont a csillagászok kell legyenek azok, akik megalkotják a modern adatkezelési eszközöket. „Vannak persze, akik ezzel foglalkoznak, nálunk is az intézetben vannak zseniális programozók” – mondja Kiss.

A bájt még csak a kábelben van, de már elemzik. De nem biztos, hogy hosszú távon is ez a megoldás.

A kutató szerint el kell fogadni, hogy legkésőbb a 2020-as években induló, a mostaniaknál is részletesebb égbolt-felmérő programok töménytelen mennyiségű adatot zúdítanak majd a kutatókra. Ebből fizikát és csillagászatot csak a megfelelő eszközökkel lehet majd kihozni. Az Európai Űrügynökség GAIA nevű asztrometriai műholdja (ebben magyar részvétel is lesz, a magyar munkacsoport csillagász-berkekben GAIA-rabokként emlegetik őket) például egymilliárd égitest egy tucat, de néha akár száz különböző adatát gyűjti majd öt-hat éven át. „Tehát 12 milliárd és százmilliárd adat között keressük majd a kapcsolatot” – összegzi Kiss.

A másik projekt, az LSST, egy nyolcméteres átmérőjű, földi óriástávcső, tíz évig működik majd, húszmilliárd égitestről, a Chiléből látható teljes égboltról fog adatot gyűjteni tíz éven át. „Minden egyes pontot ezer alkalommal megmér, egy gigantikus mozi lesz az egész” – mondja Kiss, aki szerint ez egyben azt is jelenti, hogy a szoftverek, melyeket ma használnak a kutatók, nem lesznek jók ahhoz a munkához, ami a következő évtizedben vár rájuk.

„Akármennyire is bízunk a Moore-törvényben, az adatképződés sebessége meghaladja majd a feldolgozás sebességének növekedését. Fundamentálisan új megközelítésre lesz szükség. Nem is tudom, hogy fogjuk megoldani” – árulta el a kutató. „Azt látjuk, ahogy épp nyílik egy piaci rés, ahová érdemes lesz odaérni.”

„Lehet, hogy várni kell majd pár évet a megoldásra” – teszi hozzá az alkalmazásfejlesztést ismerő Kovács, de ha van, ami meg van oldva, akkor pont ez az: a két projekt adatait nyilvánosságra hozzák majd szinte azonnal, így azokat mindenki eléri majd. A chilei távcső képeit már másnap láthatjuk majd, a GAIA pedig előre tervezett időszakonként teszi majd közzé az adatokat. „Igazából arra nem is lehet készülni, hogy pontosan milyen igényei lesznek a tudománynak a jövőben”, mondja a számítástechnikai szakember.

„Meg eleve, azt csak nagyon ritkán lehet eltalálni, hogy mi lesz az elvárás öt év múlva. Ezért a számítástechnikának arra kell megoldást hozni, hogy hogy tud majd minél hamarabb megoldást adni a felmerülő kérdésekre.” Kovács szerint ez az, amiben egy közös, nyílt építkezésre alkalmas platform segítheti a kutatókat. „Nem az a feladat, hogy megmondjuk a kutatóknak, hogy merre menjenek, hanem hogy bármerre is mennek, mi a kezükbe tudjuk adni a nekik kellő eszközöket.”

Kár, hogy nincs igazi párbeszéd a tudomány és az IT-ipar között, ért egyet a két szakember. Túl sok a párhuzamosság, túl gyakran megy el energia már meglévő megoldások újrafeltalálására. „A számítástechnika egy szolgáltatás, nem önálló tudományág” – mondja Kovács. „Nekünk abban kell segíteni mindenkit, hogy az egymásra nyitottság meglegyen, a közös munka jobban menjen, ráadásul nincs arra szükség, hogy a számítástechnika megértse a megrendelők összes problémáját.”

A pusztuló csillagok is árulkodnak

De hogy a science fiction miatt a cikkre kattintók is választ kapjanak: Kiss személy szerint nem tartja valószínűnek, hogy a mostanában nagy figyelmet kapott, furcsa fényerőváltozásokat produkáló csillag körül valóban valamiféle idegen intelligencia által épített, űrbéli naperőmű-farm keringene. Ugyanakkor biztos abban, hogy a távoli csillagok figyelése a legjobb módja annak, hogy észrevegyük, ha valahol máshol létezik intelligens élet, és nem az, hogy UFO-kat keresünk a fejünk felett.

Szerinte az intelligens földön kívüliek létének legbiztosabb jele lehetne, ha egy csillag pusztulásáról kiderülne, hogy nem természetes folyamat miatt következett be, hanem egy eldurvuló űrháború egyik komolyabb csatájának következményeként tűnne el egy olyan csillag, amely korábban még szerepelt az égbolttérképeken.

Ne maradjon le semmiről!