Quake-Catcher Network

AMBITO: Sismologia

QCN, quale progetto di calcolo distribuito, utilizza i cicli idle dei PC e i sensori MEMS per aumentare il numero di stazioni sismiche; questo potrà a breve fornire rilevamenti su terremoti di media ed elevata intensità in modo più rapido, più accurato e con una migliore caratterizzazione di quello che si riesce ad ottenere ora dalla rete tradizionale.

QCN capitalizza il vantaggio principale del calcolo distribuito, cioè la possibilità di sfruttare un gran numero di processori a basso costo, allo scopo di fornire una ampia e fitta rete sismica. Benchè gli accelerometri MEMS siano meno sensibili dei sensori fissi tradizionali, un numero maggiore di stazioni è vantaggioso sia per lo studio dei terremoti sia, potenzialmente, per la prevenzione degli eventi sismici.
Il calcolo distribuito riduce le spese generali perchè limita i costi della strumentazione, della gestione e della manutenzione che tipicamente possono essere associati a una rete sismica tradizionale.

N.B. Per partecipare al progetto è necessario disporre di un accelerometro. Tale sensore si trova già inserito negli ultimi modelli dei PC portatili MAC, Thinkpad e Lenovo. E' poi disponibile anche un sensore USB esterno chiamato JoyWarrior (su questa pagina, a cura di Astroale, trovate una guida completa alla sua installazione e utilizzo)

In futuro, se altri PC si uniranno a QCN, si potranno fare delle triangolarizzazioni dei trigger e si potrà determinare anche l'ipocentro del terremoto quasi in tempo reale (ndr: l'ipocentro di un terremoto è il suo vero punto di origine mentre l'epicentro è la sua proiezione verticale sulla superficie terrestre).

Installazione del sensore JoyWarrior per QCN

QCN: la rete acchiappa-terremoti

Algoritmi di triggering (individuazione dell'evento sismico)
QCN è progettato per monitorare rapidamente un gran numero di sensori sismici utilizzando i PC direttamente collegati agli accelerometri sia per la raccolta dati sia per il calcolo degli algoritmi di triggering. L'algoritmo confronta il valore misurato dell'accelerazione con la media registrata nei precedenti 60 secondi e determina se il segnale è fuori dalla norma. Quando l'intensità del segnale misurato (distinguendo tra componente orizzontale e verticale) è maggiore di tre volte rispetto alla deviazione standard dei precedenti 60 secondi, allora al 99% sappiamo che il segnale misurato non è rappresentativo del "rumore di fondo" registrato nel precedente minuto.

In questi casi il PC collegato al sensore invia un trigger al server QCN indicando esattamente l'ora, l'ampiezza del segnale, l'indirizzo IP e altre informazioni pertinenti.

Dato che il trigger incorpora poche informazioni, non certo tutto il tracciato dell'onda sismica, potrà essere inviato al server QCN molto rapidamente: tipicamente in meno di 4 secondi dagli Stati Uniti e meno di 5 dal resto del globo. Il numero di trigger registrati dai singoli sensori attualmente variano in modo significativo, da 0 a 800 al giorno con una media di 35 al giorno. L'intera registrazione dell'onda sismica viene inviata al server centrale solo ad avvenuta conferma del terremoto, in questo modo il server non è soggetto a un carico eccessivo di dati in ingresso.
Il PC collegato al sensore cancella i suoi dati solamente quando il server conferma di averne una copia digitale, o è stata verificata l'inesistenza dell'evento sismico, o è trascorsa una settimana dal trigger.

Per determinare se una serie di trigger rappresenta un "probabile terremoto" il server QCN utilizza un filtro simile a quello utilizzato dai PC dei volontari. Il server verifica se la frequenza di trigger provenienti da una certa area geografica supera di 6 volte il valore della deviazione standard (dello stesso parametro, trigger al secondo) per quell'area, considerando la media degli ultimi 10 minuti. In questo caso se gli orari dei trigger possono essere rappresentati su una mappa come una propagazione d'onda circolare da un'unica origine allora l'evento è identificato come "probabile terremoto".

Per facilitare la ricerca dei trigger degli utenti del team elenco di seguito i sensori attivi:

 

Ecco alcuni link che raccolgono i dati sugli eventi sismici italiani

Stato del progetto: progetto attivo

Iscrizione libera.

Requisiti minimi: hardware

• PC con CPU > 2 Ghz e una porta USB libera.
  È possibile (leggi sotto) usare anche PC più lenti, modificando la priorità del client QCN manualmente da task manager o automaticamente (in vari modi). Naturalmente è preferibile utilizzare un PC che sia acceso 24 ore su 24 per aver maggiori probabilità di registrare un evento.
• Programma BOINC installato.
  La versione consigliata è almeno la 6.4 poiché sui PC con più di una CPU virtule (core o HT), che utilizzano versioni precedenti, viene lanciato erroneamente un numero di client maggiore di quello corretto che, vista la natura del programma, è 1. Tuttavia se già BOINC è messo in condizioni (configurazione o tipo di CPU) di lanciare un solo client “elaborativo”, non avrà problemi e lancerà anche un solo client QCN, quindi sarà possibile usare anche una versione 5.x di BOINC.
• Collegamento diretto a internet.
  Il collegamento, come previsto da BOINC può essere diretto oppure via proxy se ad esempio siete connessi a una LAN, tuttavia in questo caso è bene controllare che non sia bloccata da qualche firewall la porta 23 UDP poiché una delle funzioni essenziali per il funzionamento del client QCN è la sincronizzazione temporale degli eventi tramite un client NTP. Nota si parla di sincronizzazione degli eventi e non dell'orologio del PC, infatti il client NTP utilizzato dal QCN non è “invasivo” e si limita a calcolare la differenza tra il clock del PC e quello del server NTP di Stanford.

Screensaver: disponibile

Lo screensaver mostra la lettura diretta dell'accelerometro. Vi sono 2 tipi di visualizzazioni: una 3D (in figura) e una 2D. Faccio notare che il valore sull'asse Z (cioè l'asse verticale uscente dal suolo) è maggiore di zero: questo è dovuto al fatto che il sensore, essendo un accelerometro, rileva la gravità terrestre pari a 9,81 m/s^2.

E' inoltre possibile visualizzare una rappresentazione del globo terrestre con tutte le segnalazioni di terremoti rilevanti.

Assegnazione crediti: fissati per singola WU

Quorum = 1 (se è >1 le WU dovranno essere convalidate confrontando i risultati con quelli di altri utenti).

Applicazioni e WU disponibili: vedi scheda "Link"

Cliccare sulle icone relative alle "Applicazioni" e allo "Stato del server" .

Sistemi operativi supportati: vedi scheda "Info tecniche"

Dati specifici sull'elaborazione: vedi scheda "Info tecniche"

Per ottenere dati sulla durata media dell'elaborazione, la RAM necessaria e la dead line, consultare la scheda "Info tecniche" qui a destra. Per informazioni particolareggiate (specifiche per applicazione e sistema operativo, intervallo di backup e crediti assegnati) rifarsi alla pagina dei risultati del progetto WUprop@home.

NOTA: una WU dura esattamente 12 o 24 ore (periodo di sorveglianza) e una volta terminata viene prontamente sostituita da un'altra.

Problemi comuni: nessuno

Non si riscontrano problemi significativi.

Supporto al progetto: supportato

Per unirsi al team BOINC.Italy consultare la scheda "Link" qui a destra cliccando sull'icona relativa al "JOIN" .