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我们都知道 SETI@home，成功的将数以百万的人聚集在一起寻找地外智慧的分布式计算项目。如今 SETI@home 已经转到了 BOINC 平台，并且产生了一个新的值得关注的科学冒险：Stardust@home，将来自世界各地的我们团结在一起去寻找微小的星际尘埃的项目。这些遥远星辰的微粒是第一次从太空带回地球，你将帮助发现它们！ 漫长的旅途 这些星际尘埃由“星尘”飞船收集，于2006年1月15日完成了7年史诗般的空间飞行将样品带回地球。在两年前，2004年1月2日，“星尘”飞越了由冰、石块和尘埃构成的“怀尔特2”彗星的彗发，收集无价的彗星微粒样本，这些样品将帮助科学家解读太阳系的历史。然而在“星尘”漫长的航行中还收集了另一种的样品——极微小的星际尘埃，那是来自遥远恒星（数光年外）的微粒。
“星尘”在2000年2月和5月以及2002年8月至12月穿越一股流入太阳系的星际气体流时收集这些微粒。这股气流是1993年“伽利略”飞船在飞向木星的途中新发现的。当“星尘”穿越这股气流时，张开它的网球拍形状的气溶胶收集器，收集并存储捕获的星际颗粒。以前还从未收集到来自遥远恒星的如此古老颗粒。 在2006年1月15日，“星尘”再一次转回地球并释放了样品返回舱，安全的降落在犹他州的沙漠。安置在返回舱的科学罐里装载着两种样品：在气溶胶收集器的一面是彗星颗粒，另一面是星际尘埃。在抵达后的数天里，任务科学家开始提取“怀尔特2”的尘埃颗粒，为世界各地的科学家准备研究材料。 寻找稀有且微小的星际尘埃 与从收集盘相对容易的提取出彗星样品不同，星际尘埃要困难得多。其中一个原因：同上千个彗星颗粒相比它们太少，可能只有大约40个。另一个原因：星际尘埃太微小了——只有几个微米大小。此外、这些颗粒深植在1000平方厘米的气溶胶中，经过数年的太空飞行气溶胶很可能布满交错的裂痕和缺陷。所有这些使得非常少而又微小的颗粒散布在这些数量巨大的“邻居”中。在科学家想办法提取出它们以前，首先要找到它们。
加州大学伯克利的空间科学实验室副主管 Andrew Westphal 花了很多时间思考如何定位这些“大海中的针”。他的第一个想法是尝试进行自动的扫描：一台自动的显微镜将成像并记录气溶胶每一块微小的部分，对收集器表面下不同的深度聚焦。图象将被存储，建立一个收集器的数字档案。这些图象将顺序进入一个计算程序，该程序将探测泄露星际尘埃颗粒位置的那些冲击迹象。 Westphal 和他的小组改进了一种用在高能天体物理实验中探测粒子轨迹的方法，模拟实验很成功。在那套系统中显微镜扫描收集器两次，对不同的深度聚焦。计算机程序将比较两次扫描并记录下两次扫描中都出现的可能轨迹的位置。通过这种方法排除收集器中的局部裂隙，只有那些深的足以穿过两个扫描层的“通道”才能作为真正轨迹的候选者。在最后阶段，Westphal 和他的小组将亲自观察这些候选者以确定是否为真正轨迹。 然而“星尘”的星际尘埃收集器却是一个巨大的挑战。这是因为预计这些微小的颗粒只能穿透气溶胶顶部不超过 100 微米的深度。在这个深度上“星尘”上的气溶胶在7年的空间飞行中很可能充满了众多裂缝和瑕疵。所以自动扫描将被洪水般的虚假判别所吞没，而这大约 40 个真正的微粒恐怕根本发现不了。
为了绕过这个问题，Westphal 和他的小组考虑使用精密的模式识别软件来区别裂纹和真正的微粒轨迹。他们请教 U.C. 伯克利的计算机学家 Jitendra Malik 教授，Jitendra Malik 认为这在理论上是可行的。为了能让软件起作用，必须用包含真正星际尘埃微粒的气溶胶图片“训练”计算机。但问题在于：以前从未收集到此类样品！科学家只是近似的知道深入气溶胶中的微粒大概会是什么样子。对计算机来说这完全行不通，自动扫描的计划走到了尽头。 那么、该如何定位这些来自遥远星辰的无价之宝呢？ “在家中的星尘” 虽然先进的计算机程序无法告发那些裂隙与污垢中的星际尘埃，但是还有一种工具可用来完成这项工作：人眼。高能粒子实验的经验告诉 Westphal，与计算机不同，只需要很少量的训练人们就能借助显微镜轻易的认出真正的轨迹。如果人们能查看整个气溶胶的表面，鉴定星际尘埃将变得容易起来。
但是新的问题来了：显微镜以必要的放大倍数扫描整个气溶胶表面会产生数百万张单独的图像。肉眼在识别微粒轨迹上是很好的工具，但是能期望什么人来审视这么多图片呢？即使有人来做，要用多久呢？并且能期望他们始终保持在成千上万张图片中发现一个微粒的警觉么？ 此时 Westphal 想起了与他的办公室和实验室同在一栋大楼运行的另一个项目。在走廊里仅仅隔几个门的空间科学实验室，David Anderson、Dan Wertheimer 和他们的团队正在进行 SETI@home ——史上最大、最成功的分布式计算项目。世界各地数百万的计算机用户通过 SETI@home 联合在一起寻找地外文明。是否能以相似的途径使全世界参加到寻找星际尘埃中来呢？ 这是可行的，基于 SETI@home 的经验，Westphal 开始考虑项目该如何运作。与 SETI@home 不同，新的项目建立在人们亲自观察之上而不是计算机自动的处理数据。同 SETI@home 一样项目依赖众多的参与者，他们将把看似艰难的工作分割成较小且已处理的小块。鉴于此灵感的来源，新的项目就命名为 “Stardust@home”。 它是这样工作的：与先前的计划一样，自动显微镜将扫描收集器的整个表面，记录下气溶胶每一细微局部的数字影像。由于每一张图片覆盖 260*340 微米的区域，并且每张图片会与它相临的有 10% 的重叠，显微镜需要在收集器的不同地方聚焦一百六十万次才能覆盖到整个表面。 在自动扫描高能粒子的时候，显微镜在探测器上同一位置的两个不同深度上各聚焦一次。然而这样做对探测微小的星际尘埃还不够，因为它们太靠近收集器那布满裂痕的表面。因此显微镜会在同一位置采集从气溶胶表面下 20 微米至不超过 100 微米深度上的 40 张图象。只有一条轨迹顺序的穿过这 40 张图片中的大多数，才能被当作“真正星尘”重要的候选者。每个位置的上的这 40 张图片按照深度顺序作成一部“电影”，代替逐层的查找。
此刻，Stardust@home 看起来和其他的科学项目没什么两样，尽管它有一个独特的标题。但真正让事情变得有趣的是：全球数以千计的用户将登陆 Stardust@home 网站并使用一个称作“虚拟显微镜”的简单网页程序。程序将链接到 Stardust@home 的服务器，下载星尘收集器微小局部的一个影片，用户将使用虚拟显微镜观察影片找出真正的星际尘埃。然后，程序将把察看结果返回服务器，之后用户可以继续下载新的影片或者作其他的事情（同样在下载期间用户也不必一直在电脑前发呆）。总的来说每个用户只会看到收集器得很小一部分；但是联合起世界上数以千计的用户，那么要不了几个月就能纵览整个收集器。 不像 SETI@home 只要用户安装并让计算机来干活，Stardust@home 依赖于用户的奉献和能力。是用户而不是计算机在鉴别可疑的颗粒。既然 Westphal 和他的小组无法评价每个用户的能力，他们将采取多数制来决定一个特定的区域是否要进行第二轮检查（每个影片将会分发给四个用户，至少两人报告有发现它才能被看成是候选者）。在这种情况下，该影片将再次发给更多的人，但他们并不知道这个影片已经被别人插了小旗儿。如果第二轮的多数人将它作为发现报告，那么专家会对该区域进行观察以确定那里是否存在真正的尘埃颗粒。 依靠 Stardust@home 和分布式计算的力量，一个超越众多科学家甚至是先进计算程序耐力的任务将由志愿者像吃快餐一样在短时间内完成。Westphal 认为这简直是他所知道的完成这项工作的唯一途径了。 |
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