Как радиотелескопы превращают невидимые радиоволны в изображения космоса. Какие технологии используются для обнаружения и обработки радиосигналов из Вселенной. Почему радиоастрономия так важна для изучения космоса.
Радиоволны — невидимый свет космоса
Радиоволны являются одним из видов электромагнитного излучения, наряду с видимым светом, рентгеновскими лучами и гамма-излучением. Хотя мы не можем их видеть, радиоволны несут важнейшую информацию о Вселенной:
- Излучаются различными космическими объектами — звездами, галактиками, пульсарами
- Позволяют «видеть» холодные облака газа и пыли, невидимые в оптическом диапазоне
- Проходят через космическую пыль, которая блокирует видимый свет
- Несут информацию о химическом составе и физических процессах в космосе
Таким образом, изучение радиоволн открывает для астрономов «невидимую» сторону космоса. Но как же ученые превращают эти невидимые сигналы в изображения и данные о Вселенной?
Как работают радиотелескопы?
Для обнаружения космических радиоволн используются специальные инструменты — радиотелескопы. Их основные компоненты:
- Антенна — собирает радиоволны из космоса
- Приемник — усиливает и преобразует слабый радиосигнал
- Компьютерная система — обрабатывает данные и строит изображения
Существует два основных типа радиотелескопов:
- Параболические антенны (например, в Вестерборке) — фокусируют радиоволны в одной точке
- Антенные решетки (например, LOFAR) — множество небольших антенн, работающих как единый телескоп
Какой бы ни была конструкция, задача радиотелескопа — собрать как можно больше слабого космического радиоизлучения и преобразовать его в данные для анализа.
От сигнала к изображению: ключевые этапы
Превращение радиоволн в изображение космоса — сложный процесс, включающий несколько важных этапов:
- Сбор сигнала антеннами телескопа
- Усиление и оцифровка сигнала в приемнике
- Корреляция данных от разных антенн
- Калибровка и очистка данных от помех
- Построение изображения с помощью специальных алгоритмов
На каждом этапе используются передовые технологии и методы обработки данных. Рассмотрим некоторые из них подробнее.
Высокотехнологичные приемники радиосигналов
Одна из ключевых задач в радиоастрономии — усиление крайне слабых космических сигналов. Для этого разрабатываются специальные компактные приемники:
- Интегрируют антенну и электронику в едином устройстве
- Усиливают и оцифровывают сигнал прямо у антенны
- Снижают потери и искажения сигнала
- Позволяют точно синхронизировать данные от разных антенн
Такие приемники не только улучшают качество данных, но и снижают стоимость телескопов за счет массового производства.
Суперкомпьютеры на службе астрономии
Современные радиотелескопы генерируют огромные объемы данных — до петабайт в день. Для их обработки используются мощные вычислительные системы:
- Кластеры серверов с графическими процессорами (GPU)
- Специализированные ускорители для матричных вычислений
- Параллельные алгоритмы обработки данных
Это позволяет в реальном времени обрабатывать потоки данных от тысяч антенн и строить детальные радиокарты неба.
Борьба с помехами и искажениями
Получение чистого космического сигнала — непростая задача. Основные источники помех:
- Земные радиопередатчики
- Атмосферные явления
- Ионосферные эффекты
- Технические несовершенства телескопа
Для борьбы с ними применяются сложные методы калибровки и фильтрации данных. Это позволяет выделить слабые космические сигналы на фоне гораздо более мощных земных помех.
Создание космических изображений
Финальный этап — преобразование радиоданных в изображение. Для этого используются специальные алгоритмы, которые:
- Комбинируют данные от разных антенн
- Учитывают движение Земли
- Восстанавливают исходное распределение радиояркости на небе
В результате получаются детальные радиокарты, показывающие структуру галактик, остатков сверхновых и других космических объектов.
Почему радиоастрономия так важна?
Радионаблюдения позволяют изучать аспекты Вселенной, недоступные другим методам:
- Исследовать холодный водород — основной строительный материал космоса
- «Заглядывать» внутрь пылевых облаков, где рождаются звезды
- Обнаруживать далекие галактики, невидимые в оптическом диапазоне
- Изучать экстремальные объекты — пульсары и черные дыры
Это делает радиоастрономию незаменимым инструментом для понимания эволюции Вселенной.
Радиоволновой лифтинг. | Клиника косметологии GEN 87 в Москве
- Главная
Единственный аппарат, соединивший RF-лифтинг, хромотерапию и безыгольную мезотерапию. Усиливая друг друга, методики дают видимый результат омоложения уже после первой процедуры!
ПРЕИМУЩЕСТВА РАДИОЧАСТОТНОГО ЛИФТИНГА НА АППАРАТЕ RF SYSTEM™
Радиоволновой лифтинг в сочетании с хромотерапией и безыгольной мезотерапией дает в 2 раза больший эффект.
Результат заметен после первой процедуры. Уменьшаются мимические морщины, поверхность кожи становится ровной и гладкой.
За счет стимуляции клеточного деления, неоколлагенеза и выработки гиалуроновой кислоты эффект нарастает 6 месяцев!
Процедура радиоволнового лифтинга на аппарате RF System легко переносится без анестезии. Вы почувствуете только приятное тепло.
После RF-омоложения сохраняется незначительная гиперемия, которая проходит спустя 20 минут.
Наши пациенты остаются довольны процедурой радиоволнового лифтинга и видят заметный эффект омоложения.
Для любого типа кожи, в том числе загорелой
Эффективность доказана клинически
В любое время года
Не требует реабилитации
ФОТО ДО И ПОСЛЕ RF-ЛИФТИНГА
ПОКАЗАНИЯ
ВИДЕО
ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕДУРЫ РАДИОЧАСТОТНОГО ЛИФТИНГА
Косметолог очищает лицо клиента от остатков декоративной косметики, себума и частичек пыли. Далее кожу обрабатывают поочередно клинсером и антисептиком.
После того как зона обработки подсыхает, на ее поверхность наносят хромоэмульсию, разработанную испанскими учеными специально для данного аппарата.
Пациенту подбирается нужный спектр света в зависимости от индивидуальных показаний.
Хромотерапия и радиочастотный лифтинг проводятся одновременно.
В завершение кожу лица и шеи очищают от остатков хромоэмульсии и наносят солнцезащитный увлажняющий крем.
Длительность сеанса не превышает 20 минут, курс омоложения состоит из 6-12 процедур.
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
RF-лифтингРадиоволны проникают в глубокие слои дермы, контролируемо нагревая их. Мгновенно сокращаются коллагеновые волокна. Стимулируются фибробласты, продуцирующие новый коллаген, эластин, гиалуроновую кислоту и коэнзимы.
ХромотерапияЦвета видимого спектра стимулируют метаболизм в тканях, ускоряют обменные процессы, устраняют воспаления. Синий оказывает антибактериальное действие, красный и оранжевый – омолаживающее, желтый обеспечивает дренаж, фиолетовый – укрепляет.
Безыгольная мезотерапияИмпульсы высокочастотного тока низкой интенсивности открывают каналы в клеточной мембране и в 100 раз увеличивают ее проницаемость. За счет этого аппарат без иглы и травмы доставляет глубоко в ткани специальные эмульсии с гиалуроновой кислотой и витаминами.
РЕЗУЛЬТАТ
Возвращает упругость
Процедура RF-лифтинга возобновляет синтез нового 3D-ориентированного коллагена, характерного только для молодой кожи!
Безыгольная мезотерапия позволяет восполнить водный баланс в коже, обеспечить клетки гиалуроновой кислотой, витаминами и антиоксидантами. Нетравматичная альтернатива мезотерапии и биоревитализации!Заряжает энергией
Воздействие узкополосного света (красного, оранжевого, синего, фиолетового, желтого) ускоряет клеточный метаболизм, стимулирует процессы регенерации.
Нетравматичная альтернатива мезотерапии и биоревитализации!Противопоказания
Беременность и период лактации
Липодистрофия
Эпилепсия с частыми судорожными припадками
Нарушение целостности кожных покровов (ссадины, трещины, сыпь)
Заболевания сердечно-сосудистой системы в стадии декомпенсации
Системные заболевания крови
Наличие кардиостимулятора
Металлические предметы в зоне воздействия
Лихорадочное состояние больного, температура выше 37.5.
Гипертоническая болезнь III стадии
Непереносимость электрического тока
Аллергические реакции на вводимый препарат
Резко выраженный атеросклероз сосудов головного мозга.
ВРАЧИ МЕЖДУНАРОДНОГО КЛАССА Обладают большим опытом, являются тренерами и преподавателями
КЛИНИКА-
ТРЕНДСЕТТЕР Мы первыми представляем на рынке многие инновационные процедуры
ПРЕВОСХОДНЫЕ
ОТЗЫВЫ Мы делаем более 1 000 процедур в год, >78% возвращаются и рекомендуют нас друзьям
ПРЕМИЯ «ЛУЧШАЯ ИННОВАЦИЯ» Клиника отмечена престижной наградой в конкурсе при поддержке Минздрава РФ
ПРОДВИНУТЫЕ ПРОТОКОЛЫ Мы создаем комплексные программы для достижения потрясающего эффекта
Федеральная сеть
клиник №1 Российский лидер в области эстетических инноваций
НАШИ ВРАЧИ – СПЕЦИАЛИСТЫ МЕЖДУНАРОДНОГО КЛАССА И СЕРТИФИЦИРОВАННЫЕ ТРЕНЕРЫ
Парфенова Ирина Александровна
Главный врач клиники на Шаболовской, врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Раевская Наталия Николаевна
Главный врач направления превентивной медицины, врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Хацукова Бэлла Барасбиевна
Главный врач клиники GEN87 Крылатское, врач-дерматовенеролог, косметолог
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Ирышкин Олег Евгеньевич
к.
м.н., врач-диетолог, эндокринолог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Жажоян Лилия Федоровна
Врач-дерматовенеролог, косметолог
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Гуськова Екатерина Геннадьевна
Врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Белякова Елена Владимировна
Врач-косметолог, дерматовенеролог
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Тихонова Екатерина Андреевна
Врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Моисеенко Оксана Леонидовна
Врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Шувалова Юлия Николаевна
Врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Смирнова Екатерина Александровна
Специалист по телу
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Мосолова Светлана Валерьевна
Врач-косметолог, дерматовенеролог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Кривохижина Ольга Николаевна
Врач- косметолог, дерматовенеролог, трихолог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Шепелёва Анастасия Викторовна
Врач косметолог, дерматолог, физиотерапевт
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Полуденная Наталья Юрьевна
Врач-эндокринолог
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Ефименко Петр Михайлович
Врач высшей категории, врач-флеболог, сердечно-сосудистый хирург
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Михайлова Екатерина Леонидовна
Массажист, фельдшер
Хавская улица
Записаться
Подробнее
Великий Сергей Викторович
Врач, мануальный терапевт
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Баканёва Юлия Сергеевна
Эстетист по телу, массажист, фельдшер
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Пермякова Мария Сергеевна
Эстетист по телу
Осенний бульвар
Записаться
Подробнее
Отзывы
Вопрос-ответ
Сколько процедур радиоволнового лифтинга RF SYSTEM™ нужно сделать?
RF-лифтинг — курсовая процедура.
Обычно рекомендуется 6-12 процедур с периодичностью 1-2 раза в неделю. Далее курс процедур можно повторять не ранее, чем через 6 месяцев или проводить поддерживающие процедуры 1 раз в месяц.
Есть ли ограничения после процедуры?
Чтобы эффект омоложения был максимально выраженным, необходимо соблюдать рекомендации:
- В день проведения RF-лифтинга не стоит выполнять в зоне обработки другие косметологические процедуры (пилинг, традиционную мезотерапию).
- После процедуры радиочастотного лифтинга очищайте лицо только мягкими средствами для лица, чтобы избежать механических повреждений.
- 1-2 недели избегайте прямых солнечных лучей и воздействия высоких температур (баня, сауна).
Наши клиники
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника в Крылатском
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника в Крылатском
Клиника в Крылатском
Клиника в Крылатском
Клиника в Крылатском
Клиника в Крылатском
Клиника в Крылатском
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
Клиника в Крылатском
Клиника на Шаболовской
Клиника на Шаболовской
%d1%80%d0%b0%d0%b4%d0%b8%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%bb%d0%bd%d1%8b PNG рисунок, картинки и пнг прозрачный для бесплатной загрузки
Мемфис дизайн геометрические фигуры узоры мода 80 90 х годов
поп арт 80 х патч стикер
green environmental protection pattern garbage can be recycled green clean
естественный цвет bb крем цвета
80 основных форм силуэта
поп арт 80 х патч стикер
80 е брызги краски дизайн текста
80 летний юбилей дизайн шаблона векторные иллюстрации
Мемфис шаблон 80 х 90 х годов стилей фона векторные иллюстрации
аудиокассета изолированные вектор старая музыка ретро плеер ретро музыка аудиокассета 80 х пустой микс
скейтборд в неоновых цветах 80 х
Элементы рок н ролла 80 х
рисованной радио 80 х
Диско вечеринка в стиле ретро 80 х art word design
диско дизайн в стиле ретро 80 х неон
3d номер 80 золотая роскошь
непрерывный рисунок одной линии старого телефона винтаж 80 х 90 х годов стиль вектор ретро дизайн минимализм с цветом
поп арт 80 х патч стикер
80 летнего юбилея векторный дизайн шаблона иллюстрация
поп арт 80 х патч стикер
Мемфис бесшовные модели 80 х 90 х стилей
поп арт 80 х патч стикер
поп арт 80 х патч стикер
prohibited use mobile phone illustration can not be used
blue series frame color can be changed text box streamer
ретро стиль 80 х годов диско дизайн неон плакат
номер 80 3d рендеринг
Ретро мода неоновый эффект 80 х тема художественное слово
мемфис бесшовной схеме 80s 90 все стили
схема бд электронный компонент технологии принципиальная схема технологическая линия
набор ретро 80 х 90 х эстетический компьютерный пользовательский интерфейс
скидка 80 от вектор дизайн шаблона иллюстрация
мега распродажа 80
в первоначальном письме bd логотипа
80 3d текст
80 летие векторный дизайн шаблона иллюстрация
black and white eco friendly pattern garbage can be recycled green clean
bd письмо логотип
be careful with fire pay attention to fire pay attention to fire warning icon
поп арт 80 х патч стикер
80 лет юбилей красный шар вектор шаблон дизайн иллюстрация
80 от большой распродажи постер
старая телевизионная рамка 80 х подходящая для вставки картинок
Наушники 80 х годов неоновый световой эффект
вектор скорости 80 значок
серые облака png элемент для вашего комикса bd
Номер 80 процентов от 3d золотой
80 летие векторный дизайн шаблона иллюстрация
80 процентов 3d золотой номер текста
black and white train icon daquan free download can be used separately can be used as decoration free of charge
Как радиоволна становится картинкой?
Планеты, звезды и туманности излучают радиоволны, которые являются разновидностью невидимых световых волн.
Их можно обнаружить с помощью радиотелескопов, таких как параболические телескопы в Вестерборке и радиотелескоп LOFAR. Но как исследователи из ASTRON строят изображение из этих невидимых волн?
Миша Брендель
Радиоволны
Электромагнитный спектр
Вся материя излучает радиоволны, но некоторые материи излучают волны определенной длины. Водород, например, излучает радиоволны на частоте 1420 МГц. Водород также является одним из самых важных строительных блоков во Вселенной. Из него рождаются звезды. Таким образом, измерение количества водорода во Вселенной многое говорит нам о формировании Вселенной. Это делает радиоволны одним из самых бесценных ресурсов для понимания нашей Вселенной.
Радиоволны можно обнаружить с помощью радиоантенн. Это можно сделать с помощью традиционных параболических антенн, таких как в Вестерборке. 14 параболических антенн Вестерборка датируются семидесятыми, но они не так стары, как кажутся: на протяжении многих лет радиотелескоп получил несколько обновлений, последнее из которых в 2018 году.
Каждая параболическая антенна несет в своем центре приемник, на котором все радиоволны, попавшие в тарелку, сходятся.
Радиотелескоп синтеза Вестерборка (WSRT).
(Фото: ASTRON)
Радиоволны также можно обнаружить с помощью таких телескопов, как LOFAR, которые работают по-другому. Этот радиотелескоп в основном представляет собой группу из множества телескопов, разбросанных по нескольким странам, в котором каждый «телескоп» представляет собой поле, заполненное радиоантеннами. Параболические телескопы в Вестерборке одновременно смотрят в одну точку Вселенной, поле, заполненное LOFAR-антеннами, может одновременно смотреть в нескольких направлениях.
В LOFAR каждая антенна подключается к своему приемнику. Поскольку улавливаемые радиоволны очень слабые, в радиотелескопах есть усилители для увеличения мощности сигнала. Измеряемые сигналы являются шумоподобными. Однако сами усилители также вносят шум в сигнал. Так как же измерить правильный сигнал и игнорировать остальные? Именно здесь вступают в действие сложные расчеты и вычисления, объясняет д-р Ир Альберт-Ян Бунстра, руководитель программы технических исследований в ASTRON.
«Сигнал, приходящий из космоса, имеет специфическую характеристику, а каждый радиотелескоп вызывает свой, уникальный шумовой сигнал. Таким образом, сигнал, принимаемый каждым телескопом и идентичный сигналу, принимаемому другими телескопами, должен быть сигналом из космоса. Мы отфильтровываем другие шумоподобные сигналы».
Низкочастотная решетка (LOFAR), с сердечником LOFAR слева и антеннами для низких частот справа. (Фото: ASTRON)
Радиоволны также должны одновременно достигать приемника. Все различия во времени должны быть скорректированы, потому что для получения достаточно сильного сигнала, чтобы объект можно было правильно нанести на карту, полученные радиоволны необходимо когерентно суммировать. Опять же, вычислительная мощность является ключевым фактором.
Постоянно производя измерения, телескопы производят огромные объемы данных: для LOFAR это составляет петабайты данных в день. Бунстра: «В идеале мы бы хранили и обрабатывали все эти данные, но мы не можем себе этого позволить.
Поэтому мы суммируем сигналы от антенн на одном поле и отправляем только через эти накопленные данные. Это уменьшает объем данных в сотни раз».
Затем центральная система сопоставляет данные, после чего неправильные данные удаляются или исправляются. Затем данные калибруются. «Тогда астрономы должны составить из этих данных правильные астрономические карты», — говорит Бунстра.
Затем центральная система калибрует данные: неверные данные удаляются и исправляются. Затем данные коррелируются, в результате чего получается корреляционная матрица. «Тогда астрономы должны составить из этих данных правильные астрономические карты», — говорит Бунстра.
При разработке этих радиотелескопов требуется много опыта. Не только в области астрономии, но и в области антенн, электроники, алгоритмов и научных вычислений. ASTRON не может отдать разработку всех этих систем на аутсорсинг, многие из них слишком специфичны и раздвигают границы современных технологий. Поэтому он разрабатывает эти системы собственными силами, но в тесном сотрудничестве с другими институтами знаний и промышленностью.
И это делает ASTRON гораздо большим, чем просто научно-исследовательским институтом.
Компактные приемники
«Приемник улавливает радиосигнал через антенну. (Очень слабый) сигнал усиливается, а затем оцифровывается», — проф. доктор Марк Бентум объясняет. Бентум является одним из исследователей радиогруппы ASTRON, занимающейся разработкой компактных приемников.
Радиотелескоп Вестерборк Синтез, одна из тарелок, вид сверху. (Фото: АСТРОН)
В радиотелескопах приемники состоят из антенны и нескольких электронных компонентов для преобразования электрического сигнала. В компактном приемнике эти различные компоненты интегрированы. Но зачем прилагать усилия, чтобы объединить все эти отдельные компоненты в одну деталь? Этому есть несколько причин, объясняют Бентум и его коллега Андре Гюнст, системный архитектор группы по производству цифровых и сигнальных систем.
В первую очередь это то, что с компактным приемником теряется гораздо меньше захваченного сигнала и можно собрать больше данных.
Ганст: «В настоящее время мы захватываем радиосигнал и отправляем его по коаксиальному кабелю длиной в несколько сотен метров, прежде чем оцифровать его, что небезопасно. Например, разница в температуре между несколькими из этих кабелей может привести к изменению скорости передачи сигнала». Исследователи хотят получать различные сигналы от всех антенн в одно и то же время, чтобы убедиться, что данные, которые они получают от каждой отдельной антенны, относятся к одному и тому же моменту и месту наблюдения в космосе. Оцифровывая сигнал рядом с антенной и добавляя к нему отметку времени, сигнал больше не чувствителен к изменениям задержки и потерям.
Компактный приемник. (Фото: АСТРОН)
Ганст: «Оцифровка сигнала гораздо ближе к антенне — это именно то, что мы планируем сделать, но это также и наша самая большая проблема. Это связано с тем, что нам нужно значительно усилить сигналы, принимаемые антенной, прежде чем мы сможем их оцифровать.
Этот процесс создает шум, который мешает измерениям. Из-за этой проблемы корпус компактных приемников должен быть сконструирован таким образом, чтобы эти помехи были ограничены». Вторая проблема, которую необходимо решить, состоит в том, чтобы распределить тактовый сигнал по антеннам для точной синхронизации.
Все это звучит как довольно затратное дело, но это не так. На самом деле снижение стоимости является еще одной важной причиной разработки компактного приемника. Бентум: «Когда мы разработаем встроенный компактный приемник, мы планируем, что производитель чипов будет производить чипы. Первый будет очень дорогим, второй — дешевле, третий — еще дешевле и так далее. И эти компактные системы будут работать лучше и будут стабильнее, чем с отдельными компонентами». Еще одно преимущество: при возникновении неисправности компактный приемник можно легко заменить, в то время как отдельную часть в более крупной системе приемника необходимо отсоединить, заменить, а затем снова подключить ко всем остальным частям.
Проведение технического обслуживания LOFAR. (Фото: АСТРОН)
Некоторые детали, необходимые для создания компактного приемника, уже доступны на рынке. Ганст: «Например, аналого-цифровые преобразователи уже продаются». Компактный приемник в конечном итоге будет доступен и для массового рынка, хотя оба исследователя подозревают, что система не окажет мгновенного огромного влияния на среднего потребителя. Бентум: «Но технологии, которые мы здесь разрабатываем, могут оказать большое влияние на повседневную жизнь людей. Например, WiFi был разработан, потому что нам нужны были алгоритмы для быстрой передачи данных».
Пока что Bentum и Gunst не предвидят никаких проблем с разработкой компактных приемников, и оба джентльмена ожидают, что ASTRON, несмотря на многочисленные проблемы, которые еще предстоит решить в процессе разработки, представит компактный приемник в пара лет.
Ускорители
Радиотелескоп типа LOFAR состоит из нескольких полей, заполненных антеннами, всего примерно сто тысяч. Это означает, что сто тысяч потоков данных необходимо обрабатывать параллельно. Таким образом, LOFAR производит терабайты данных в секунду.
Для обработки всех этих данных АСТРОН использует суперкомпьютеры. Но только не знаменитые огромные компьютеры, занимающие полкомнаты. Нет, он использует кластеры серверных машин, которые связаны между собой и оснащены ускорителями. Их называют ускорителями, потому что они ускоряют вычисления, выполняемые с данными. Данные необходимо сопоставлять, и для этого используются графические процессоры, графические процессоры. Широкой публике графические процессоры известны как видеокарты, используемые в компьютерах и игровых консолях. «ЦП, центральные процессорные блоки, более известные как ядро компьютерной обработки, предназначены для довольно быстрого выполнения всех видов задач. Графический процессор предназначен для очень быстрого выполнения очень специфической задачи и для того, чтобы делать это параллельно с другими графическими процессорами», — говорит Джон Ромейн, системный исследователь в ASTRON.
Но почему ASTRON не разрабатывает собственную систему для такой конкретной задачи? Ромен: «Развитие графических процессоров обусловлено огромным рынком. Поэтому несколько производителей смогли вложить значительные средства в разработку графических процессоров. Это развитие, которому мы не можем надеяться соответствовать, но нам это действительно не нужно». На рынке доступно два типа графических процессоров: более дешевые графические процессоры, предназначенные для потребительского рынка, и графические процессоры, разработанные специально для центров обработки данных. Они значительно менее дешевы.
Энергоэффективный
Рядом с телескопами в поле стоят специальные ящики с самодельной электроникой. В этих ящиках данные антенн сходятся и впоследствии отправляются на серверные машины GPU. «Далее сопоставляются те данные, которые, учитывая количество данных и скорость их сбора, требуют большой вычислительной мощности», — говорит Ромейн. Корреляция – это статистическая связь между – в данном случае – отдельно измеренными радиоволнами. Хотя для расчета одной корреляции не требуется что большая вычислительная мощность, другое дело, когда есть постоянный поток поступающих данных. Именно здесь проявляется вычислительная мощность графических процессоров. Но есть и вторая причина, по которой ASTRON решил использовать графические процессоры, говорит Ромейн. «Энергоэффективность. Графические процессоры работают более эффективно и потребляют меньше энергии. И это приносит пользу окружающей среде, а также нашему кошельку.
«Недавнее расширение графических процессоров — это специальное оборудование, способное выполнять матричное умножение, — говорит Ромейн. Умножение матриц также является математической операцией, требующей необходимой вычислительной мощности. Ромейн продолжает: «Самое смешное, что это аппаратное обеспечение было разработано для совершенно другой цели, а именно для глубокого обучения. Но оказывается, что он также может очень хорошо выполнять корреляции, что приводит к 5-20-кратному сокращению энергопотребления».
Когда данные сопоставлены, их необходимо преобразовать в изображение. Этот процесс также использует GPU. Об этом в следующей части этой серии.
Калибровка и визуализация
Данные телескопа не только формируются яркостью неба, но и искажаются во многих отношениях. Чтобы данные, которые предоставляет радиотелескоп, были надежными, крайне важно, чтобы антенны, которые собирают данные, были должным образом откалиброваны. Калибровка включает в себя удаление нежелательных данных (шум и ошибочные данные) и исправление искажений в данных, где это возможно.
Известные источники шума могут быть заранее скорректированы в данных. «От определенных радиостанций и ветряных турбин в окрестностях радиотелескопов мы точно знаем, какие искажения в наших данных они вызывают», — говорит Стефан Вейнхольдс, старший научный сотрудник отдела исследований и разработок в ASTRON.
ЛОФАР. (Фото: ASTRON) То же самое касается несовершенств, которые уже известны. Каждая антенна станции LOFAR имеет собственный коаксиальный кабель, по которому антенна отправляет собранные данные. Все эти кабели сходятся в электронном блоке, но кабели различаются по длине, а это означает, что не все данные, измеренные в один и тот же момент, поступают в электронный блок в один и тот же момент. Однако, поскольку известна точная длина всех кабелей, ученые ASTRON могут скорректировать эти отклонения.
Но есть и шум, который нельзя предсказать заранее. Однако даже этот шум можно довольно успешно скорректировать в данных, объясняет Маайке Мевиус. «Вы должны сделать свои методы фильтрации умными». Мевиус — системный исследователь в компании ASTRON. «У нас есть довольно подробное представление о том, как выглядит сигнал от Вселенной; все, что отклоняется от этого, должно быть исправлено». Хотя вы не можете слишком строго отфильтровать этот шум, вы можете затем отфильтровать несоответствия, которые вы действительно хотите измерить.
Но даже со всеми этими шагами есть еще один вопрос, который следует учитывать.
Ионосферные эффекты
Ионосферные эффекты скорректировать сложнее всего. Не вдаваясь в подробности: радиоволны замедляются, когда сталкиваются с ионосферным слоем, окружающим нашу планету. Проблема в том, что этот слой имеет разную толщину, что делает невозможным прогнозирование степени искажения данных. Мевиус: «Нет другого пути, кроме внимательного изучения ваших собственных данных». Глядя на один и тот же кусок Вселенной в один и тот же момент из разных мест, вы можете измерить толщину ионосферного слоя, поскольку на самом деле вы смотрите на одну точку неба. Мевиус: «Побочным эффектом является то, что таким образом вы действительно можете составить подробную карту ионосферы». Поэтому радиоастрономы делятся большей частью своих данных с физиками ионосферы.
Насколько точной должна быть калибровка? «С точностью до наносекунды, — говорит Вейнхолдс. Это кажется немного чрезмерным, но когда вы понимаете, что отдельные антенны смотрят в одну и ту же точку Вселенной в бесконечность и измеряют разницу во времени прихода радиоволн, движущихся со скоростью 300 000 км/с, становится ясно, что эта предельная точность необходимо: в противном случае вы рискуете, что каждый телескоп смотрит в разные моменты времени, создавая искаженное изображение Вселенной.
Собираем все воедино
Блок электроники отправляет собранные данные в компьютерный центр, где они сопоставляются: отдельные измерения объединяются. А затем эти данные, представляющие собой корреляции, преобразуются в реальное изображение. С помощью набора математических формул данные за 6–12 часов измерений интегрируются и преобразуются в визуальную форму.
ЛОФАР. (Фото: ASTRON)По сути, радиосигнал измеряется на двух разных станциях (радиоинтерферометрия). Между двумя станциями есть небольшая разница во времени прибытия сигнала. Эта разница зависит от местоположения радиоисточника, тогда как амплитуда сигнала связана с его яркостью. Комбинируя эти сложные данные со многих пар станций, местоположение и яркость многих источников на небе можно реконструировать в изображение. В случае радиотелескопа LOFAR измерительная станция состоит из антенного поля.
Вейнхолдс: «Каждая точка измерения есть сумма того, что было зарегистрировано в этот момент парой станций (группами антенн). Затем из этой суммы нам нужно определить, где в то время находились измеренные источники, посылавшие радиоволны, и насколько они были яркими. Более сильный источник регистрируется как более высокая корреляция». Это показывает, почему так важно заранее корректировать шум измерений. Но если вы сделаете это правильно, как описано выше, вы, в конце концов, получите очень подробную карту Вселенной. Ну, очень крошечный кусочек Вселенной.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
Радиоволны Картинки | Скачать бесплатные картинки на Unsplash
Radio Wave Pictures | Скачать бесплатные изображения на Unsplash- A Photophotos 10K
- A Стока фотосколков 10K
- Группа людей, UNS, 0
ANTENNA
Technology
9000.Sh В сотрудничестве с Getty Images
Unsplash+
Разблокировать
антенна связи — антенна в стиле ретро
Lamna The Shark
Hd синие обоиЗвездные изображения со спутника
–––– –––– –––– – –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.
Sigmund
мебельэлектроникаHd обои на экран
Hadis Malekie
Hd красные обоирадиогранат
Hu lei
Hd серые обоиантеннателескоп
Sašo0002 mixingMusic images & picturestechnology
Unsplash logoUnsplash+
In collaboration with Getty Images
Unsplash+
Unlock
connectionbroadcastingtelecommunications equipment
Jan Huber
zürichschweizuetliberg
Alejandro Barba
telecomradio wavestelecommunications
Andrea De Santis
londonukmusic studio
Джонатан Веласкес
studiopodcastФон сайта
Jorge Salvador
tasajeraaraguavenezuela
Unsplash logoUnsplash+
In collaboration with Getty Images
Unsplash+
Unlock
scienceno peoplehealthcare and medicine
Christina Telep
vausaharrisonburg
Daniel Olah
veniceHd abstract wallpapersHd wallpapers
Tim Marshall
мореHD обои волныприбой
Shifaaz shamoon
HD океан фоткиПляж фото hdВода обои
Alexey Ruban
audiorussiamoskva
Unsplash logoUnsplash+
In collaboration with Getty Images
Unsplash+
Unlock
Striped backgroundsnoisesound mixer
Hisbullah Hasanuddin
radio telescopeelectrical devicetransportation
communicationantenna — aerialretro style
Hd red wallpapersradiopomegranate
микшированиеМузыкальные изображения и изображениятехнология
londonukmusic studio
tasajeraaraguavenezuela
vausaharrisonburg
мореHd обои волнаsurf
Hd океан обоиПляж изображения и картинкиHd обои вода
–––– –––– –––– –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.
Hd синий фоткиЗвезда фотоспутник
мебельэлектроникаHd обои на экран
Hd серые обоиантеннателескоп
связьтрансляциятелекоммуникационное оборудование
zürichschweizuetliberg
telecomradio wavestelecommunications
studiopodcastWebsite backgrounds
scienceno peoplehealthcare and medicine
veniceHd abstract wallpapersHd wallpapers
Related collections
wave
233 photos · Curated by Marta Lauraradio
140 photos · Curated by Hugo TasisРадио
119 фото · Куратор Настя Бельтюковаaudiorussiamoskva
Striped backgroundsnoisesound Mixer
radio telescopeelectrical devicetransportation
communicationantenna — aerialretro style
connectionbroadcastingtelecommunications equipment
telecomradio wavestelecommunications
scienceno peoplehealthcare and medicine
seaHd wave wallpaperssurf
Hd ocean wallpapersBeach images & picturesHd water wallpapers
Hd blue wallpapersStar imagessatelite
Hd red обои радиогранат
микшированиеМузыкальные изображения и картинкитехнологии
studiopodcastWebsite backgrounds
tasajeraaraguavenezuela
veniceHd абстрактные обоиHd обои
радиотелескопэлектрическое устройствотранспорт
–––– –––– –––– ––––– –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.
