MMODA — мультимесенджерний онлайн-аналіз даних

MMODA (Multi-Messenger Online Data Analysis) — вебплатформа для аналізу даних астрофізичних обсерваторій без встановлення програмного забезпечення. Український вузол платформи розгорнуто й підтримувано в КНУ імені Тараса Шевченка в межах проєкту ACME.

Логотип MMODA

Про платформу

MMODA — це відкрита вебплатформа, що надає доступ до конвеєрів аналізу даних провідних астрофізичних інструментів через єдиний інтерфейс у браузері. Користувач формулює запит у термінах астрономії — джерело, координати, часовий інтервал, тип продукту, — а платформа виконує обчислення на серверній інфраструктурі та повертає готові наукові продукти: спектри, криві блиску, карти неба, спектрограми.

Платформу створено в межах ініціативи ODA (Online Data Analysis) — за визначенням розробників, «ініціативи спільноти фізики астрочастинок для розвитку сумісного наукового аналізу даних». Її започаткували астрофізики Женевського університету та Центру наукових даних INTEGRAL (ISDC), Лабораторії астрофізики EPFL (Лозанна) і лабораторії APC (Париж). Головний екземпляр платформи працює в Женевському університеті; вихідний код відкритий і публікується в організації github.com/oda-hub.

Принцип роботи

  1. Запит. Користувач вводить назву обʼєкта (платформа сама розвʼязує її в координати), часовий інтервал і параметри аналізу для обраного інструмента.
  2. Виконання. Завдання надходить до диспетчера, який запускає відповідний обчислювальний бекенд. Аналіз виконується асинхронно: браузер можна закрити й повернутися за результатом пізніше.
  3. Кешування. Результати зберігаються; повторний запит із тими самими параметрами повертає готовий продукт миттєво.
  4. Результат. Продукти можна переглянути в браузері, завантажити, поділитися посиланням або отримати готовий фрагмент коду для відтворення запиту програмно.

Для роботи зі скриптів та Jupyter-ноутбуків призначено відкриту Python-бібліотеку oda_api (ліцензія MIT): будь-який аналіз, виконаний через вебінтерфейс, можна відтворити програмно, що відповідає принципам FAIR та вимогам відтворюваності наукових результатів.

Сервіс безкоштовний; автентифікація — через GitHub або реєстрацію на платформі, історія аналізів зберігається в обліковому записі.

Вебінтерфейс MMODA: аналіз події GW170817

Аналіз події GW170817 у браузері: платформа розвʼязує назву джерела, звертається до даних детектора LIGO H1 і будує спектрограму.

Сервіси українського вузла

На вузлі, розгорнутому в КНУ, наразі інтегровано пʼять аналітичних сервісів:

  • Auger — аналіз спектрів космічних променів найвищих енергій за даними обсерваторії імені Пʼєра Оже (Аргентина);
  • Gaia — спектри, фотометрія та криві блиску з архіву астрометричної місії ESA Gaia;
  • LST-1 — симуляція спектрів і подій та прогноз видимості джерел для великого телескопа LST-1 обсерваторії CTAO (Ла-Пальма);
  • MAGIC — інструменти моделювання спостережень черенковських телескопів MAGIC, включно з аналізом пульсарів;
  • УТР-2 — пошук і аналіз радіотранзієнтів за даними Українського Т-подібного радіотелескопа — найбільшого у світі інструмента декаметрового діапазону (поблизу Чугуєва, Харківщина).

Через бібліотеку oda_api додатково доступні дані INTEGRAL (ISGRI, JEM-X, SPI-ACS), POLAR, ANTARES, огляду DESI Legacy Survey та гравітаційно-хвильових детекторів LIGO/Virgo.

Злива космічних променів очима мережі обсерваторії Пʼєра Оже

Злива космічних променів очима детекторної мережі обсерваторії Пʼєра Оже. Зображення: Pierre Auger Observatory.

Космічний апарат Gaia

Космічний апарат Gaia. Зображення: ESA/ATG medialab; ESA/Gaia/DPAC; подяка: A. Moitinho (CC BY-SA 3.0 IGO).

Телескоп LST-1 на Ла-Пальмі

LST-1 — перший великий телескоп CTAO, Ла-Пальма. Джерело: acme-astro.eu.

Телескопи MAGIC на тлі присмеркового неба

Телескопи MAGIC на Ла-Пальмі. © Daniel López, IAC.

Антени радіотелескопа УТР-2

УТР-2 — Український Т-подібний радіотелескоп, найбільший у світі декаметровий. Джерело: acme-astro.eu.

Інфраструктура та розробка

Український вузол MMODA працює за адресою odahub.k8s.esoc.knu.ua/mmoda на кластері Kubernetes Інформаційно-обчислювального центру КНУ (10 вузлів, 56 процесорних ядер, 112 ГБ оперативної памʼяті) і дзеркалить сервіси доступу до даних, аналізу та моделювання основного екземпляра платформи. Обчислювальну підтримку забезпечують HPC-сервери фізичного факультету; для ресурсоємних задач доступний GPU-кластер.

Розгортання є частиною завдань ЦККНО ЛФАВЕ в робочому пакеті WP4 проєкту ACME.

Схема розгортання MMODA у КНУ

Архітектура київського вузла: дані надходять через віртуальний доступ WP4, обробляються на кластерах КНУ і стають доступними через вебінтерфейс та Jupyter-ноутбуки. Схема: ЦККНО ЛФАВЕ.

Для дослідників і студентів

Платформа розрахована і на професійних астрофізиків, і на студентів: для запуску аналізу не потрібно ні встановлювати спеціалізоване програмне забезпечення, ні мати власні обчислювальні потужності. Це робить MMODA зручним інструментом для навчальних курсів з астрофізики високих енергій, кваліфікаційних робіт і швидкої перевірки наукових гіпотез. Питання щодо використання платформи в навчальному процесі можна надсилати через сторінку контактів.

Доступ до сервісу

Запустити MMODA →

Посилання: вихідний код — github.com/oda-hub · Python-клієнт oda_api — github.com/oda-hub/oda_api · головний екземпляр платформи — astro.unige.ch/mmoda

Фінансування

Роботи виконуються в межах проєкту ACME — Horizon Europe, грантова угода № 101131928.

Funded by the European Union

Проєкт ACME отримав фінансування від програми Європейського Союзу з досліджень та інновацій Horizon Europe за грантовою угодою № 101131928. Висловлені погляди та думки належать виключно автору(ам) і не обовʼязково відображають погляди Європейського Союзу чи Європейського виконавчого агентства з досліджень (REA). Ані Європейський Союз, ані орган, що надає фінансування, не несуть за них відповідальності.