domingo, 18 de noviembre de 2007

Playstation 3 calculando ondas gravitacionales

A la verdad que hay gente con suerte. El profesor Gaurav Khanna, de la Universidad de Massachussetts, (y que fué mi compañero de oficina cuando los dos estábamos estudiando para nuestro doctorado en Penn State), ha logrado una hazaña mediática y científica sensacional. Gaurav se dedica a cálculos perturbativos de órbitas elípticas de huecos negros del tamaño del Sol que son tragados por uno de los huecos negros supermasivos que habitan en los centros de casi todas las galaxias, y que pesan millones y hasta billones de masas solares. Cuando un hueco negro grande se traga a otro chiquito se produce una distorsión tan grande del espacio y el tiempo en la localidad de la colisión que esto genera un fuerte haz de ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales no son radiación electromágnetica (como la luz visible, el radio, las microondas, el infrarrojo, el ultravioleta o los rayos gamma que se usan para ver y estudiar todo en astronomía). Son ondas de puro espacio vacío y tiempo. No están hechas de nada. Son distorciones en la estructura misma del espaciotiempo que se propagan por el universo a la velocidad de la luz. Son una de las predicciones más excitantes aún sin confirmar directamente de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

Un hueco negro solo es ya de por sí una distorsión casi infinita del espaciotiempo einsteiniano. Cuando dos huecos negros chocan se produce uno de los cataclismos más grandes de todo el universo conocido. Se estima que estas cosas pueden liberar más energía que toda la que liberan cientos de galaxias completas, cada una con varios billones de estrellas como el Sol. Pero calcular como ocurre un choque entre huecos negros es horrendamente difícil. La Teoría General de la Relatividad es una teoría no-lineal donde para cada punto del espacio hay que definir un tensor métrico de 16 componentes. Para poder calcular completamente un campo gravitacional en astronomía hay que resolver diez ecuaciones acopladas con cientos de derivadas de primer y segundo orden de este tensor métrico en todos los puntos del espacio (hasta distancias de cientos de años-luz de donde ocurra el choque) por todo el tiempo que dure el choque (pueden ser cientos de años y hay que calcular con una resolución temporal de milisegundos). Todo el technobabble computacional se resume en que hace falta una supercomputadora, (como dije en el post pasado), porque hay que hacer trillones de cómputos aritméticos con una precisión de madre. Aún cuando el problema se simplifique bastante haciendo un montón de aproximaciones y cogiendo casos ficticios de mucha simetría que muy probablemente no son los que realmente ocurran allá afuera de verdad.


Gaurav como es un profesor joven tenía que pedir permiso para usar Centros de Supercomputadoras Nacionales, como el de Pittsburgh, Texas o Carolina del Norte. Pero la fila para que tu proyecto corra ahí es más larga que la de los cupones de alimento que regala el gobierno. Lo otro es hacer tu supercomputadora casera comprando muchas PC y conectándolas con Ethernet para que se dividan el problema como buenas hermanitas, y cada una calcule una parte del problema simultáneamente con todas las otras. Pero esto requiere como de 200 computadoras o nodos con Pentium 4, y para un profesor pobre y nuevo en el campo no es fácil conseguir ese dinero, particularmente con la estrechez económica que afecta a los relativistas gravitacionales.

Así que Gaurav, como buen nerd aficionado a los videojuegos se dio cuenta del poder computacional de las consolas de nueva generación como las Playstation 3 de Sony. Si uno le metía Linux a las PS3 y traqueteaba con el software para poner los procesadores de la consola a producir cálculos de diferencias finitas en vez de bellas imágenes de destrucción virtual en "full HD-TV" podría hacer más cálculos con menos nodos. Pero aún así sale caro comprar varias PS3, (yo he decidido moverme de la PS2 al Xbox 360 por el precio exorbitante de las PS3). Además, Gaurav sabía que ninguna agencia científica respetable como el NSF le iba a dar dinero a un investigador en relatividad para comprar consolas de videojuegos.

Pero de manera brillante y usando el poder publicitario que confiere la Web 2.0 fue donde SONY y les pidió que le donaran unas poquitas PS3 para su proyecto, aduciendo que esto tendría un gran impacto entre blogs, páginas web de ciencia y tecnología, y ese gran universo de "geeks" que hay allá afuera. Y SONY se compró la idea.

Gaurav montó un grupo de ocho consolas PS3 que con Linux producen la misma cantidad de cálculos paralelos por segundo que 200 nodos de una supercomputadora convencional. Su red gravitatoria ha estado funcionando durante algo más de un mes.

"Básicamente, es casi como una sustitución," dice, "no tengo que usar aquellas supercomputadoras nunca más, lo que es una buena cosa."

"Por el mismo dinero (bueno, en realidad no pagué por ello, pero incluso si miras la cantidad de dinero que hubiera necesitado para pagar ocho PS3) puedo hacer estas simulaciones indefinidamente."

El objetivo de las simulaciones de Khanna y su equipo en la Universidad de Massachusetts es ver si las ondas gravitacionales, que se han postulado durante casi 100 años pero nunca se han observado, son suficientemente fuertes como para ser observadas algún día. Sin duda, con la NASA y otras agencias construyendo enormes observatorios de ondas gravitacionales con la sensibilidad requerida para detectarlas en el futuro cercano, Gaurav ve su trabajo como complementario a estos esfuerzos. Y entre cálculo y cálculo se puede echar un jueguito de "Resistance: Fall of Man", ¿no?


3 comentarios:

Juan Ignacio Casaubon dijo...

Parece increible

¿Está publicado?

¿O publicar es ya del pasado?

Anónimo dijo...

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