Designarbejde på hjernen af ​​verdens største radioteleskop afsluttet

En international gruppe af videnskabsmænd ledet af University of Cambridge er færdig med at designe 'hjernen' i Square Kilometer Array (SKA), verdens største radioteleskop. Når færdig, SKA vil gøre det muligt for astronomer at overvåge himlen i hidtil usete detaljer og overvåge hele himlen meget hurtigere end noget system, der i øjeblikket eksisterer.

SKA's Science Data Processor (SDP) konsortium har afsluttet sit tekniske designarbejde, markerer afslutningen på fem års arbejde med at designe en af ​​to supercomputere, der skal behandle de enorme mængder data, som SKA's teleskoper producerer.

SDP-konsortiet, ledet af University of Cambridge, har designet de elementer, der tilsammen skal danne 'hjerne' i SKA. SDP er det andet trin i behandlingen af ​​masserne af digitaliserede astronomiske signaler indsamlet af teleskopets modtagere. I alt, tæt på 40 institutioner i 11 lande deltog.

Den britiske regering, gennem Science and Technology Facilities Council (STFC), har forpligtet £100 mio. til opførelsen af ​​SKA og SKA-hovedkvarteret, som sin andel som et kernemedlem af projektet. SKA-organisationens globale hovedkvarter er placeret i Storbritannien ved Jodrell Bank, hjemsted for det ikoniske Lovell-teleskop

"Det har været en sand fornøjelse at arbejde med sådan et internationalt team af eksperter, fra radioastronomi, men også højtydende computerindustrien, " sagde Maurizio Miccolis, SDP's Projektleder for SKA Organisationen. "Vi har arbejdet med næsten alle SKA-lande for at få dette til at ske, hvilket viser, hvor svært det, vi prøver at gøre, er."

Konsortiets rolle var at designe computerhardwareplatforme, software, og algoritmer, der er nødvendige for at behandle videnskabelige data fra den centrale signalprocessor (CSP) til videnskabelige dataprodukter.

"SDP er hvor data bliver til information, " sagde Rosie Bolton, Datacenterforsker for SKA-organisationen. "Det er her, vi begynder at forstå dataene og producere detaljerede astronomiske billeder af himlen."

At gøre dette, SDP bliver nødt til at indtage dataene og flytte dem gennem datareduktionspipelines med svimlende hastigheder, for derefter at danne datapakker, der vil blive kopieret og distribueret til et globalt netværk af regionale centre, hvor det vil blive tilgået af videnskabsmænd over hele verden.

SDP selv vil være sammensat af to supercomputere, en beliggende i Cape Town, Sydafrika og en i Perth, Australien.

"Vi anslår SDP's samlede computerkraft til at være omkring 250 PFlops - det er 25% hurtigere end IBM's Summit, den nuværende hurtigste supercomputer i verden, " sagde Maurizio. "I alt, op til 600 petabyte data vil blive distribueret rundt om i verden hvert år fra SDP – nok til at fylde mere end en million gennemsnitlige bærbare computere."

Derudover på grund af den store mængde data, der strømmer ind i SDP:omkring 5 Tb/s, eller 100, 000 gange hurtigere end den forventede globale gennemsnitlige bredbåndshastighed i 2022, det bliver nødt til at træffe beslutninger på egen hånd i næsten realtid om, hvad der er støj, og hvad der er værdifulde data at beholde.

Holdet designede også SDP, så det kan detektere og fjerne menneskeskabt radiofrekvensinterferens (RFI) – for eksempel fra satellitter og andre kilder – fra dataene.

"Ved at presse på, hvad der er teknologisk muligt og udvikle ny software og arkitektur til vores HPC-behov, vi skaber også muligheder for at udvikle applikationer på andre områder, sagde Maurizio.

High-Performance Computing spiller en stadig vigtigere rolle i at muliggøre forskning inden for områder som vejrudsigt, klimaforskning, lægemiddeludvikling og mange andre, hvor banebrydende modellering og simuleringer er afgørende.

Professor Paul Alexander, Konsortiets leder fra Cambridges Cavendish Laboratory sagde:"Jeg vil gerne takke alle involverede i konsortiet for deres hårde arbejde gennem årene. Designet af denne supercomputer ville ikke have været muligt uden et så internationalt samarbejde bag sig."