Space Time Quest

(Een Verwerkingsspel)

Daniel Brown
Paul Fulda
Ludovico Carbone
2010

Heb je je wel eens afgevraagd hoe het zou zijn om de baas te zijn over een budget van €100 Million!? Heb je je wel eens afgevraagd hoe het zou zijn om de hoofdonderzoeker te zijn op een enorm wetenschappelijk project, met als doel het doen van één van de belangrijkste ontdekkingen van de afgelopen vijftig jaar!? Hier is je kans om je wetenschappelijke vaardigheden te gebruiken om de gevoeligste gravitatiegolvendetector aller tijden te bouwen en om daarmee te luisteren naar de symfonie van het universum als nooit tevoren!

Achtergrondinformatie over gracitatiegolvendetectoren en de technologie er achter kan gevonden worden in ons E-boek over gravitatiegolven. Als je in plaats daarvan op zoek bent naar arcade-achtige actie, probeer dan onze Black Hole Pong.

In Space-Time Quest is het de uitdaging om je budget van €100 miljoen op een verstandige manier te verspreiden over alle verschillende aspecten en subsystemen van een interferometrische gravitatiegolvendetector, van hetzelfde type als de enorme detectoren LIGO en Virgo die al in gebruik zijn. Hoe je je geld uitgeeft zal bepalen hoe gevoelig de detector die je bouwt is; doe je werk goed en misschien ben je wel de eerste om de moeilijk te vinden gravitatiegolven te detecteren. Dan ben je verzekerd van een Nobelprijs! Bekijk hoe je het doet in vergelijking met de de besten in onze erelijst met de hoogste scores ooit.


Downloaden

Space Time Quest

De Windows-versie van het spel is gecompileerd met Excelsior JET.
Het spel is nu ook beschikbaar in Spaans, Catalaans en Chinees!

Wijzigingen sinds versie 1.0.0:
We hebben een aantal kleine problemen en één groot probleem, waardoor sommige mensen een onbeperkt budget konden gebruiken (zeer onrealistisch voor echte wetenschappelijke projecten!), opgelost. We hebben ook de puntentelling veranderd om detecties van supernovae, fusies tussen twee neutronensterren en fusies tussen twee zwarte gaten mee te tellen. We hopen dat dit wat meer intuïtieve getallen geeft dan het detectiebereik in eerdere versies. Nu kun je ook je score direct tweeten vanaf de scorelijst, om de wereld het te laten weten!

Wanneer je het spel gespeeld hebt zouden wij graag wat respons willen. Misschien kun je twee minuten besteden aan het invullen van deze zeer korte vragenlijst? Dankjewel!

Installatie


Om het spel te kunnen spelen moet je een 32-bit-versie van Java 1.5 (of hoger) hebben geïnstalleerd op een computer die OpenGL aankan.

  • Mac OS X: De OS X-versie is een applicatie: `SpaceTimeQuest.app', Dubbelklik op het bestand om het spel te beginnen.
  • Windows: De Windows-versie is een zip-bestand, bij het uitpakken ontstaat er een nieuwe map genaamd `SpaceTimeQuest': Dubbelklikken op `spacetimequest-setup.exe' zal het spel installeren. Ga om het spel vanuit het Startmenu te spelen naar    gwoptics.org > Space-Time Quest 1.2
    en kies je taal.
  • Linux: Helaas werkt de Linux-versie niet op veel machines, wat waarschijnlijk komt door ons gebruik van OpenGL. De Linux-versie is beschikbaar voor als je het wilt proberen, maar we kunnen het helaas niet ondersteunen op dit moment. Pak om te installeren het bestand uit en start bijvoorbeeld SpaceTimeQuest-English vanaf de commandoregel. Als het programma lijkt te starten, maar er verschijnt geen venster, probeer het dan een paar keer opnieuw.

Het spel is in actie te zien op YouTube, kijk naar de korte trailer van het spel of leer het spel te spelen met de tutorial:



Doel van het spel

Het algehele doel van Space-Time Quest is om een werkende interferometer te ontwerpen, waarmee gravitatiegolven uit zeer verre astrofyisische bronnen kunnen worden waargenomen. Dit wordt bereikt door de gevoeligheid van de de detector zodanig te vergroten dat deze ongelofelijk zwakke signalen kunnen worden gedetecteerd.

Eén van de grootste problemen met gravitatiegolfdetectoren op het oppervlak van de Aarde is de ruis uit de omgeving en de ruis die altijdaltijd aanwezig is isn de apparatuur die we gebruiken om de golven te meten. Deze ruis kan alle zwakke signalen van verre bronnen van gravitatiegolven die we anders hadden kunnen waarnemen doen verdrinken. Om deze bronnen te kunnen zien moeten we de ruis van alle omgevingsfactoren en alle apparatuur beperken om een ongelofelijk gevoelige detector te bouwen. Terwijl je het spel speelt heb je de mogelijkheid om te experimenteren met de vele verschillende variabelen van de detector, zoals het vermogen van de laser, de isolatieapparatuur tegen trillingen, de cryogene koeling, de locatie van de detector en vele anderen. Al deze variabelen moeten in een realistische balans gebracht worden, niet alleen qua prestaties, maar ook qua kosten, want je hebt geen onbeperkte geldbron!

Hoe speel je het

Het spel begint vanaf het hoofdscherm en vraagt eerst je naam en de naam van je detector. Dan word je gevraagd te kiezen uit vier opties voor de locatie van je detector. Door op één van deze locaties (Stad, Woestijn, Eiland, of Bos) te klikken kun je de verschillende attributen van die locatie zien. Hoe hoger het aantal sterren voor de ruis, des te stiller de locatie, i.e., minder ruis door menselijke en seismische activiteiten. Hoe groter het aantal budgetsterren, des te meer geld heb je voor je detector.

Nu ga je het kantoor van de Hoofdonderzoeker binnen, waar vandaan je het belangrijkste deel van het spel bestuurt. Dit is de ontwerpfase, waarin je parameters van de detector kunt afregelen om hem zo gevoelig mogelijk te maken. De gevoeligheid wordt bepaald door de som van diverse bijdragen aan de ruis. Je kunt altijd alle ruiscurves zien vanuit het Ruismodelscherm. Dit kan worden geopend op elk moment door te klikken op het groene pictogram:

Klik op deze knop om de ruiscurves te zien


Je kunt de instellingen van een subsysteem bijstellen terwijl het Ruismodel zichtbaar is en zien hoe het verandert als je de parameters verandert. De beste gevoeligheid wordt bereikt wanneer de totale ruis, de som over alle andere curves, zo laag mogelijk is over een breed frequentiebereik. Je kunt het Ruismodel sluiten door opnieuw te klikken op het groene ruismodelpictogram.

Vanuit het kantoor van de Hoofdonderzoeker heb je toegant tot de ontwerpgebieden van elk van de subsystemen van je detector. Je komt bij elk van de subsystemen door te klikken op een van de monitoren op het bureau van de Hoofdonderzoeker. De volgende subsystemen zijn beschikbaar:

  • Omgevingssubsysteem: Hier kun je experimenteren met verschillende waarden voor de diepte van de detector, het vacuüm en de cryogene koeling.
  • Trillingsisolatie: Het is belangrijk om de apparatuur van het experiment te isoleren van seismische ruis. Hier moet je het pendulesysteem ontwerpen om de ruis zo veel mogelijk te beperken.
  • Opticasubsysteem: De detector is afhankelijk van optische apparatuur van hoge kwaliteit. Voor dit subsysteem moet je experimenteren met verschillende eigenschappen van de laser en de spiegels om het beste resultaat te krijgen.

Als je in één van de subsystemen bent kun je op elk moment terug naar het kantoor van de Hoofdonderzoeker door in de menubalk op het huis te klikken.

Terwijl je parameters verandert en probeert de best mogelijke gevoeligheid te bereiken moet je het resterende budget in de gaten houden:

Resterend budget


Je kunt geen score berekenen als je over het budget heen gaat.

Hoe meer je je detector verbetert, des te gecompliceerder wordt de machine. Dit kan er voor zorgen dat het besturen van de detector moeilijker wordt en het kan tot incidenteel dataverlies leiden. Je uiteindelijke score zal dus iets lager zijn als je een zeer complexe machine ontwikkelt. Je kunt de complexiteit zien stijgen in de `Complexometer':

Complexiteit van het systeem


Als je je subsysteem hebt ingesteld, is het tijd om te beginnen aan een 'Science Run' en te kijken hoe je detector presteert. Dit doe je door op de knop 'Science Run' te klikken in het kantoor van de Hoofdonderzoeker. Zodra de detector 'gefixeerd' is kunnen we zien vanaf hoe ver onze detector gravitatiegolven kan meten. De bronnen van gravitatiegolven die we verwachten te kunnen detecteren zijn schaars en dun gezaaid, dus een groot bereik geeft ons een veel betere kans op detectie. Je uiteindelijke score is gebeaseerd op het bereik van je detector en wordt geplaatst op het scorebord.

Educationele aspecten

Naast hopelijk een leuk en competetief spel te zijn heeft Space-Time Quest ook enige educationele verdiensten voor de gebruiker, vooral als het samen met het E-boek over gravitatiegolven wordt gebruikt. Door het spel te spelen kan de gebruiker iets leren over de manieren waarop we proberen de ruisbronnen in de detector te beperken en ook over alle anderebronnen van ruis die de gevoeligheid beperken. Om een competetieve score te verkrijgen moet de speler verschillende detectorconfiguraties proberen en hun relatieve verdiensten beoordelen op basis van de gevoeligheidscurves. Om echt mee te dingen naar een plaats op de erelijst met de hoogste scores doet de lezer er goed aan om de informatie in het E-boek te lezen, waarin staat hoe elke bron van ruis wordt be&ïnvloed door door verrschillende parameters in de subsystemen. Naast het leren over de specifieke uitdagingen voor voor wetenschappers die de echte gravitatiegolfdetectoren ontwerpen leert de gebruiker ook hoe een groot budget op een verstandige manier te besteden en over het maken van afwegingen tussen verschillende verbonden subsysteemparameters op basis van de informatie in de gevoeligheidscurve.

Gebruik in Tentoonstellingen

Het spel werd voor het eerst gebruikt in de tentoonstelling Looking for Black Holes with Lasers op het British Science Festival in Birmingham. Hieronder staan enkele foto's.


De eerste versie van het spel werd geprogrammeerd tijdens een zomerproject bij de Gravitational Wave Group Birmingham, UK. Zie ook onze andere Verwerkingsvoorbeelden.

Broncode

Space Time Quest

De broncode van het spel is beschikbaar onder een GPL2-licentie. Het zip-bestand hier onder bevat geen van de audiobestanden, de afbeeldingen en de grafische elementen. Dat betekent dat de code gebruikt kan worden om een eigen spel mee te maken, maar je kunt niet gemakkelijk zelf een aangepaste versie van Space Time Quest maken. Als je suggesties hebt of patches wilt insturen, neem dan contact met ons op.