РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ КРУГЛОСУТОЧНОГО ОБЗОРА БСА ФИАН НА ЧАСТОТЕ 110 МГЦ МЕТОДАМИ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Abstract

УДК 524.7 PACS number: 95.85.Bh Предмет и цель работы: Цель работы – разработка работоспособной методики быстрой обработки больших массивов радиоастрономических данных для поиска откликов на внегалактические транзиентные события, которые априори должны иметь большие дисперсионные задержки ( DM ~ 100÷2000 пк · см -3 ). В качестве тестового образца использованы записи 20-суточных непрерывных наблюдений приполярной зоны небесной сферы площадью около 8 квадратных градусов и отдельные файлы с повторяющимся быстрым радиовсплеском FRB 121102. Методы и методология: Радиотелескоп БСА ФИАН имеет многолучевую диаграмму, способную круглосуточно наблюдать в 96 лучах в диапазоне склонений от – 8° до +42° в частотном диапазоне 109÷111.5 МГц. Число частотных полос – от 6 до 32, постоянная времени изменяется в пределах от 0.1 до 0.0125 с. В режиме записи 32 частотных полос с постоянной времени 0.0125 с каждый час записывается 3.4 ГБ данных, в сутки – 87 ГБ, в год – 32 ТБ. На август 2018 г. накоплено около 120 ТБ данных. Обработка такого объема данных для ряда научных задач настоятельно требует использования технологий высокопроизводительных вычислений. Результаты: В работе предлагаются два способа обработки данных: с использованием графических процессоров (CPU+GPU, расчет на языке программирования C/C++ с использованием OpenCL) и при помощи кластерных вычислений (с использованием интерфейса передачи сообщений MPI на многопроцессорных узлах). Для отработки методики используются как обработка пульсарных данных (использование графических ускорителей позволяет увеличить скорость обработки на 2–3 порядка), так и поиск откликов на внегалактические транзиентные события, которые априори должны иметь большие дисперсионные задержки. В качестве примеров таких событий можно назвать быстрые радиовсплески (FRB), отклики на гамма-всплески (GRB) и, наконец, возможные отклики на гравитационные события, зафиксированные детекторами LIGO. После обработки приполярной зоны было обнаружено 697 кандидатов в импульсные события с высокими мерами дисперсии. Примерно половина из них вызвана техногенными помехами, оставшаяся часть порождена как обычными межпланетными мерцаниями радиоисточников, так и возможными искомыми FRB. Разделить эти два класса событий пока затруднительно. Обработка данных наблюдений в зоне всплеска FRB 121102 также показывает наличие кандидатов в события. Результаты требуют более тщательного анализа. Заключение: После окончательной отработки методика высокопроизводительных вычислений позволит обрабатывать данные наблюдений с использованием многолучевой диаграммы БСА ФИАН сразу же после их записи. Ключевые слова: радионаблюдения, большие данные, методика обработки Статья поступила в редакцию 10.10.2018 Radio phys. radio astron. 2018, 23(4): 258-265 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Орешко В. В. Радиотелескопы ПРАО – состояние и перспективы. (2014). URL: http://www.prao.ru/conf/rrc2014/ docs/22092014/06_Oreshko.pdf (дата обращения 27.09.2018) 2. Van Haarlem M. P., Wise M. W., Gunst A. W., Heald G., McKean J. P., Hessels J. W. T., de Bruyn A. G., Nijboer R., Swinbank J., Fallows R., and 191 coauthors. LOFAR: The LOw-Frequency Array. Astron. Astrophys . 2013. Vol. 556. id. A2. DOI: 10.1051/0004-6361/201220873 3. Lorimer D. R., Bailes M., McLaughlin M. A., Narkevic D. J., and Crawford F. A Bright Millisecond Radio Burst of Extragalactic Origin. Science . 2007. Vol. 318, Is. 5851. P. 777–780. DOI: 10.1126/science.1147532 4. Pozanenko A. S., Barkov M. V., Minaev P. Yu., Volnova A. A., Mazaeva E. D., Moskvitin A. S., Krugov M. A., Samodurov V. A., Loznikov V. M., and Lyutikov M. GRB 170817A Associated with GW170817: Multi-frequency Observations and Modeling of Prompt Gamma-Ray Emission. Astrophys. J. Lett . 2018. Vol. 852, No. 2. id. L30. DOI: 10.3847/2041-8213/aaa2f6 5. Федорова В. А. FRBs: поиск вариаций низкочастотного радиоизлучения из соответствующих участков неба. Всероссийская конференция “Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра”: Архив докладов . (2016). URL: http://hea.iki.rssi.ru/heaconf/hea/2016/hea/talk/63/ (дата обращения 30.08.2018) 6. Федорова В. А., Родин А. Е., Дагкесаманский Р. Д., Самодуров В. А., Логвиненко С. В. Обнаружение быстрых радиовсплесков на радиотелескопе БСА ФИАН. XXXV Всероссийская конференция “Актуальные проблемы внегалактической астрономии”. Тезисы докладов . (24–27 апреля 2018 г., Пущино). Пущино, Россия, 2018. с 39. 7. Родин Е. А., Федорова В. А., Самодуров В. А., Логвиненко С. В. Обнаружение быстрых радиовсплесков на радиотелескопе БСА ФИАН. Астрономический циркуляр . 2018. № 1641. URL: http://comet.sai.msu.ru/~gmr/AC/AC1641.pdf (дата обращения 27.09.2018) 8. Павлов С. Ю., Тюрин В. А., Самодуров В. А. Обработка данных круглосуточного обзора БСА ФИАН (110 МГц) методами высокопроизводительных вычислений. XXXV Всероссийская конференция “Актуальные проблемы внегалактической астрономии”. Тезисы докладов . (24–27 апреля 2018 г., Пущино). Пущино, Россия, 2018. с. 43 9. Scholz P., Spitler L. G., Hessels J. W. T., Chatterjee S., Cordes J. M., Kaspi V. M., Wharton R. S., Bassa C. G., Bogdanov S., Camilo F., Crawford F., Deneva J., van Leeuwen J., Lynch R., Madsen E. C., McLaughlin M. A., Mickaliger M., Parent E., Patel C., Ransom S. M., Seymour A., Stairs I. H., Stappers B. W., and Tendulkar S. P. The Repeating Fast Radio Burst FRB 121102: Multi-wavelength Observations and Additional Bursts. Astrophys. J . 2016. Vol. 833, Is. 2. id. 177. DOI: 10.3847/1538-4357/833/2/177 10. FRB Catalogue. (2018). URL: http://frbcat.org/ (дата обращения 22.09.2018)