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Terapixel

El Universo puede estarse expandiendo, pero al menos ahora será más fácil verlo. Este lunes pasado, en el Microsoft Research Faculty Summit, el creador de software develó una de las imágenes más grandes y claras de la noche nunca antes armada. A esto han llamado un mapa del cielo de “terapixel“, generado con la ayuda de algunos de los últimos desarrollos de Microsoft y de software en paralelo.

El proyecto TeraPixel, de los muchachos en Microsoft Research, fue esencialmente un recálculo de los datos recolectados por Digitized Sky Survey en los últimos cincuenta años. La entrada de datos está formada por 1791 pares de placas rojas y azules que producen dos de los más grandes telescopios: El Palomar, en California y el UK Schmidt, en Australia. Entre ellos, las dos instalaciones cubren los cielos de ambos hemisferios.

Como un podría sospechar, las fotografías recolectadas por un largo período de tiempo con equipos diferentes tendrán diferentes condiciones de salida, por ejemplo, la calidad de las imágenes puede ser diferente, o variar considerablemente en la saturación de color, contraste, ruido y brillantez, así como efectos no deseados como oscurecimiento en las esquinas de las fotografías, lo cual significa que la información necesita ser post-procesada extensamente para producir esta gran fotografía de todo el cielo.

Comparado con las viejas imágenes del cuelo, la versión de TeraPixel es mucho más refinada. Con todos los detalles no deseados (llamados “artefactos” en la jerga del procesamiento digital de imágenes), esto se ve ahora como una verdadera imagen unificada del cielo. Es como pasar de los Súper Mario Bros. 1985 en las consolas Nintendo al Halo 2 en el XBox 360.

De acuerdo a Dan Fay, el director de Tierra, Energía y Medio Ambiente en Microsoft Research, para llegar a este nivel de refinamiento las imágenes han tenido que pasar por un proceso de cuatro etapas para corregir las irregularidades. La primera parte ataca los artefactos de las esquinas, para darles más brillo. El siguiente paso fue más complejo, ya que cada placa tiene una versión azul y otra roja para cada área, tuvieron que ser procesadas por separadas y entonces realinearlas en la misma imagen. Hubo a veces que tomar en cuenta muchas placas que se sobreponían. En algunos casos, dice Fay, se eligieron los mejores pixeles de varias de las placas para llegar a la imagen de mayor resolución.  El tercer paso fue el pegar las imágenes individuales y hacer que las “costuras” entre ellas desaparecieran. finalmente, las imágenes fueron generadas de tal forma que los usuarios pueden dar zoom para más detalle. El resultado final fue una foto esférica panorámica, de la noche, en formato RGB de 24 bits.

Mucho del software dependió de Microsoft y sus programadores. El proyecto usó un programa global de optimización de imágenes desarrollado por Hugues Hoppe y Dinoj Surendram, de Microsoft Research y Michael Kashdan, de John Hopkins. Las extensiones DryadLINQ y .NET para el procesamiento en paralelo fueron empleadas para construir y manejar la aplicación. DryadLINQ es un medio ambiente de programación para poder correr aplicaciones en paralelo en un cluster, usando LINQ (Language Integrated Query), como un motor de peticiones corriendo sobre el runtime de Dryad. Éste toma las peticiones y las distribuye a través de los nodos. Los servidores Windows HPC fueron usados para los procesos que iban muy de la mano uno con otro y el Project Trident Workbench se empleó para manejar todo el flujo del trabajo.

Para los estándares HPC, la plataforma de hardware fue relativamente modesta: un cluster de 16 nodos Intel Xeon fue usado para procesar la imagen TeraPixel, pero la corrida fina se hizo en un sistema de 64 nodos. La imagen se construyó iterativamente desde entonces y los algoritmos fueron pulidos para un mejor refinamiento. Una corrida completa en la máquina de 16 nodos llevó 3 días, mientras que en el cluster más grande, solamente medio día.

Una de las operaciones más costosas, que usó más tiempo, fue poner las imágenes en orden dentro del cluster. “Algunas de las principales problemáticas fue el movimiento de los datos”, hizo notar Fay. “Cuando enpiezas con muchos nodos en trabajos en paralelo, mover la información lleva mucho tiempo”. Solamente transferir 802 GBytes, de los 1025 archivos finales, del cluster, llevó 2.5 horas usando un enlace de un gigabit por segundo.

la imagen TeraPixel puede ser vista aquí. Puede también acceder a ella a través de los mapas de Bing. Debido a la alta resolución de la imagen, los usuarios pueden hacer acercamientos (zoom) en cualquier área del cielo, para mayor detalle del sistema de estrellas.

La imagen del cielo ha sido verificada por astrónomos, que se han asegurado que nada esté rotado incorrectamente o que esté equivocado. De acuerdo a Fay, la retroalimentación de la comunidad a sido muy gratificante. “Nadie ha visto antes una imagen del cielo como ésta”. Indicó.

Fuente: HPC Wire

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