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Noi dormiamo ma lo smartphone NO!

12 Mar

Torniamo ora a parlare un po’ di tecnologia. Come sapete, ormai, nel bene o nel male, la maggior parte delle persone possiede uno smartphone. Questi piccoli strumenti nascondono al loro interno una capacita’ di calcolo impressionante se paragonata con le ridotte dimensioni, ma soprattutto, per quelli non proprio giovanissimi, se paragonata con quella dei personal computer piu’ costosi che si potevano acquistare anche solo 10 anni fa. Da un lato, questo e’ impressionante ma anche completamente comprensibile. Come sapete, l’elettronica e le capacita’ di calcolo seguono leggi esponenziali di crescita, di riduzione del prezzo e delle dimensioni dei dispositivi e l’insieme di questi parametri fa si che, di volta in volta, esca un prodotto nuovo che faccia impallidire i suoi predecessori.

Ora pero’, quanti di quelli che utilizzano uno smartphone lo utilizzano a pieno delle sue capacita’? In verita’, credo io, davvero un numero esiguo di persone riesce a sfruttare a pieno le capacita’ del proprio telefono se non facendo andare in contemporanea diversi programmi richiedenti la rete internet.

Oltre a questo poi, c’e’ un altro aspetto da considerare. Mediamente, questi piccoli oggetti sono molto energivori e le loro batterie difficilmente durano anche solo una giornata se sfruttati a pieno. Conseguenza di questo e’ che tutte le notti dobbiamo ricaricare la batteria lasciando, come spesso accade, il telefono acceso con la connessione dati o wireless accesa. Durante questa fase di standby, anche se non del tutto, il nostro dispositivo e’ fermo e la sua enorme capacita’ di calcolo non viene sfruttata.

Perche’ faccio questo preambolo iniziale?

Molto semplice, in questi giorni, su diversi giornali, e’ stata lanciata una notizia che ha suscitato il mio interesse se non altro perche’ rilancia le problematiche appena discusse. Come avrete sicuramente letto, un team di ricercatori austriaci ha trovato, almeno da come raccontano i giornali, il modo di sfruttare questa potenza di calcolo per un nobile scopo. Questo gruppo di ricerca e’ coinvolto nello studio dei dati del database Simap, un enorme catalogo contenente al suo interno la struttura di tutte le proteine conosciute. Scopo di questa ricerca e’ quello di studiare le somiglianze tra le proteine con il fine ultimo, tra i tanti altri, di poter trovare cure per alcune delle malattie piu’ critiche che riguardano il genere umano. Gestire una mole di dati cosi’ impressionante non e’ affatto semplice e richiede una capacita’ di calcolo molto elevata. Ovviamente, una capacita’ di calcolo elevata significa un costo altrettanto elevato. Per farvi capire questa relazione, pensate che il costo computazionale aumenta con il quadrato del numero di proteine contenute nel database.

Come gestire una mole cosi’ elevata di dati con costi che non siano insostenibili?

Semplice, stando a quanto riporta la notizia sui giornali, e’ stata programmata una App, uno dei piccoli programmini che girano sui nostri smartphone, che consente di sfruttare lo smartphone per analizzare questi dati. Il nome della App e’ Power Sleep appunto perche’ si tratta di una normale sveglia che puo’ essere impostata all’ora in cui desideriamo alzarci. Al contrario di una normale sveglia, Power Sleep ha pero’ una funzione aggiuntiva. Prima di andare a dormire, mettete il vostro smartphone sotto carica lasciando la connessione WiFi accesa. Non appena la batteria avra’ raggiunto la carica completa, il telefono comunichera’ con un server centrale dando inizio al vero scopo del software. Il server invia paccheti da 1Mb che vengono analizzati dal processore dello smartphone. Il tempo richiesto per questa analisi e’ compreso tra 30 e 60 minuti a seconda della potenza di calcolo. Quando il processo e’ completato, il telefono invia il risultato al server e scarica un altro pacchetto da analizzare. Questa comunicazione dura fino a quando non arriva l’ora impostata per la sveglia e il telefono e’ di nuovo disponibile completamente per l’utente.

Detta in questo modo, sembra una scoperta rivoluzionaria che ci permettera’ di contribuire senza spendere un soldo alla ricerca scientifica.

Perche’ dico “sembra”?

Molto semplice, ovviamente si tratta di un’applicazione utilissima per lo scopo della ricerca scientifica in se, ma questo genere di applicazioni non sono assolutamente una novita’. Questo processo di analisi dei dati e’ quello che viene comunemente definito “calcolo distribuito”. Si tratta di un procedimento molto semplice in cui un processo principale viene diviso in tante parti assegnate a processori diversi che poi comunicheranno il loro singolo risultato ad un server centrale. Grazie al calcolo distribuito e’ possibile sfruttare una rete di computer, o smartphone come in questo caso, invece di investire cifre spropositate in una singola macchina in cui far girare l’intera analisi. Di esempi di questo tipo ce ne sono a bizzeffe anche indietro negli anni. Sicuramente tutti avrete sentito parlare del programma SETI@Home per la ricerca di vita extraterrestre nell’universo. In questo caso, si utilizzavano radiotelescopi per cercare segnali non naturali. L’enorme mole di dati veniva analizzata da chiunque decidesse di installare un piccolo software sul proprio computer per contribuire a questa ricerca.

Nel caso di Power Sleep, i ricercatori austriaci si sono affidati ad una societa’ che si occupa proprio di calcolo distribuito e si chiama BOINC. Vi riporto anche il link alla loro pagina italiana in cui compare, proprio in prima pagina, una descrizione sul funzionamento e sull’importanza del calcolo distribuito:

BOINC Italia

Come potete leggere, esistono decine di applicazioni per il calcolo distribuito gestite da BOINC e molte di queste riguardano proprio analisi scientifiche dei dati. Il perche’ di questo e’ facilmente comprensibile, le applicazioni scientifiche sono quelle che producono la maggior mole di dati e che richiederebbero super-computer sempre piu’ potenti per la loro analisi. Grazie a BOINC e al calcolo distribuito, e’ possibile sfruttare a titolo gratuito computer, smartphone e tablet privati per velocizzare il calcolo e risparmiare notevoli capitali che incidono fortemente sul costo della ricerca. Visto che lo abbiamo citato, BOINC nacque qualche anno fa proprio per gestire il progetto SETI@Home. Tra i programmi disponibili ora trovate ad esempio: LHC@Home per l’analisi dei dati del collisore LHC del CERN, Orbit@Home per l’analisi delle traiettorie degli asteroidi vicini alla Terra, Einstein@Home per la ricerca di onde gravitazionali e cosi’ via. Per una lista piu’ completa dei programmi scientifici di calcolo distribuito potete far riferimento alla pagina di Wikipedia che ne parla:

Wiki, esempi calcolo distribuito

Concludendo, al solito la notizia e’ stata data sui maggiori giornali con toni enfatici volti piu’ a impressionare che non ha mostrare l’importanza scientifica di applicazioni di questo tipo. Esempi di calcolo distribuito ce ne sono tantissimi e molti di questi sfruttano il servizio BOINC per dialogare con gli utenti che volontariamente decidono di sostenere un programma piuttosto che un altro. Power Sleep ha sicuramente un nobile scopo se pensiamo all’importanza del mantenimento del database Simap e per i risultati che ricerche di questo tipo dovrebbero portare per l’intero genere umano.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Ricerca sui blocchi delle grandi piramidi

26 Gen

In questo post, vorrei raccontarvi di una nuova ricerca scientifica, pubblicata proprio in questi giorni sulle riviste specializzate. Data la premessa, capite subito che si tratta di una misura reale, non speculativa, ma che ritengo estremamente interessante.

Uno dei misteri che da sempre affascina l’uomo, e’ la costruzione delle grandi piramidi di Giza. Questi enormi monumenti funerari sono formati mettendo sapientemente insieme blocchi pesanti tonnellate. Proprio su questo punto, nascono molte ipotesi, a volte anche completamente campate in aria. Come hanno fatto gli antichi egiziani a costruire le piramidi? Nel cercare una risposta a questa domanda, spesso si dimenticano le basi su cui era fondata questa civilta’. L’egemonia territoriale e la struttura societaria fortemente gerarchica, consentiva agli antici egizi di poter disporre di un numero elevatissimo di schiavi considerati sacrificabili. Proprio questa manodopera immensa e a costo zero, veniva sfruttata per muovere gli enormi blocchi, mattoni fondamentali della costruzione delle piramidi. Diciamo che questa potrebbe essere una soluzione ragionevole, ma non l’unica.

Le tre piramidi maggiori di Giza

Le tre piramidi maggiori di Giza

L’altro punto importante, e che spesso pone domande e dubbi, e’ “dove sono stati presi questi blocchi?” e “possibile che un numero, anche grande di schiavi, possa trasportare questi blocchi e metterli in posizione?”. Le vicine cave di roccia e la manodopera rispondono molto bene in questo caso, ma la ricerca che vorrei raccontarvi propone una chiave di lettura diversa.

Le piramidi di Giza sono state costruite utilizzando blocchi cubici di pietra calcarea. Come anticipato, opinione comune e’ che questi blocchi siano stati prelevati dalla numerose cave vicino Giza. Gia’ da qualche anno pero’, e’ stata fatta l’ipotesi che non tutti i blocchi abbiano questa provenienza. Secondo queste idee, parte dei blocchi potrebbero essere stati prodotti in modo artificiale direttamente nella loro posizione finale.

Secondo alcune teorie, gli antichi egizi sarebbero stati in grado di produrre blocchi di roccia partendo dal fango del Nilo, posto in speciali contenitori di legno, mescolato con un liquido chiamato “natron”. Questo composto sarebbe un miscuglio salino prelevato invece dai letti dei laghi asciutti durante il periodo estivo. Al termine dell’asciugatura di questo miscuglio, si potevano ottenere blocchi di roccia del tutto simili a quelli naturali.

Se fosse vera la produzione artificiale dei blocchi, significherebbe che questi sono stati prodotti direttamente nella loro posizione attuale in cui li vediamo, semplicemente posizionando il contenitore di legno dove vogliamo il blocco. Questa soluzione eliminerebbe dunque sia il problema del trasporto che della messa in opera dei pesanti blocchi di roccia.

Come e’ possibile verificare questa ipotesi? Senza prove scientifiche, si tratta solo di supposizioni. La ricerca che raccontiamo e’ proprio servita per vagliare questa ipotesi.

In diversi post precedenti:

Inversione dei poli terrestri

L’anomalia del Sud Atlantico

abbiamo parlato di “paleomagnetismo”. Come visto, questa branca della geologia si occupa di studiare, tra le altre cose, l’orientazione dei materiali ferromagnetici all’interno degli strati di sedimenti. Nei post precedenti, abbiamo presentato questa tecnica per dimostrare l’inversione avvenuta nel passato del campo magnetico terrestre, che a sua volta orienta nel verso dei poli del pianeta il magnetismo proprio delle rocce.

Nel caso delle piramidi di Giza, il paleomagnetismo e’ stato utilizato per cercare di trovare differenze significative tra i blocchi e dunque verificare o meno l’ipotesi che alcuni blocchi fossero prodotti artificialmente.

Posizione dei blocchi analizzati con il paleomagnetismo

Posizione dei blocchi analizzati con il paleomagnetismo

In questa prima fase della ricerca, sono stati analizzati 6 blocchi di materiale, 3 dalla piramide di Cheope e 3 da quelle di Chefren, localizzati nei punti mostrati dalla figura allegata.  In particolare, il punto 4 e’ relativo ad una cava vicina alle Piramidi, ragionevolmente utilizzata per prelevare materiale, e dunque assunto come riferimento per la misura.

Cosa dobbiamo aspettarci andando a misurare l’orientazione del campo magnetico all’interno dei blocchi?

Molto semplicemente, all’interno della cava, le rocce avranno un’orientazione di campo parallela alla direzione dei poli terrestri prodotta durante la formazione del deposito di materiale. Una volta tagliati i blocchi pero’, questi saranno stati girati casualmente durante il trasporto e la messa in opera, dando orientazioni casuali ai campi magnetici. In altri termini, se fosse vera l’ipotesi naturale, non dovremmo avere una direzione preferenziale di orientazione del campo.

E se invece i blocchi fossero stati prodotti artificialmente? In questo caso, dal momento che i blocchi vengono prodotti direttamente nel punto in cui devono essere posti, il campo magnetico interno delle rocce si orienta parallelamente al campo terrestre, non subendo ulteriori spostamenti successivi. In questo caso dunque potremmo osservare i campi magnetici tutti rivolti nella stessa direzione.

Quali risultati si sono trovati?

Dei 6 blocchi analizzati, 3 di questi, 2 dalla piramide di Chefren e 1 da quella di Cheope, presentavano una paleodirezione parallela a quella Nord-Sud del campo magnetico terrestre. Dalle considerazioni fatte, molto probabilmente questi blocchi sono stati prodotti direttamente nella loro posizione con la tecnica vista.

Cosa possiamo dire dei restanti 3 blocchi? Il paleomagnetismo, insieme anche con gli studi magnetici fatti nella preparazione del campione da analizzare, ci consentono di ottenere anche altri risultati importanti. Tutti e 3 i blocchi presentano direzioni casuali del campo magnetico, ma mentre 2 di questi hanno caratteristiche simili, uno appare diverso proprio dal punto di vista fisico-magnetico. Cosa significa? I primi 2 blocchi, hanno caratteristiche magnetiche, dunque di composizione, simili al campione prelevato nella cava vicina alle piramidi, indicando una provenienza dei blocchi da questo deposito. Il restante blocco invece, date le caratteristiche diverse, con buona probabilita’ e’ stato ricavato da un’altra cava, forse piu’ lontana di quella presa in esame.

Concludendo, questo risultato mostra dati molto interessanti. Come visto, molto probabilmente gli egiziani mescolavano insieme blocchi naturali e artificiali. Inoltre, le rocce calcaree naturali venivano estratte contemporaneamente da diverse cave, forse proprio per aumentare il ritmo di produzione del materiale necessario.

Questa misura dimostra l’utilita’ degli studi paleomagnetici anche in campi diversi da quelli abituali. Nei prossimi mesi continuera’ l’analisi dei blocchi delle grandi piramidi, per cercare di trovare informazioni utili e che forse ci aiuteranno a comprendere meglio, e senza speculazioni, le tecniche utilizzate per realizzare queste imponenti opere.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.