Een internationale groep wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Cambridge is klaar met het ontwerpen van het 'brein' van de Square Kilometre Array (SKA), 's werelds grootste radiotelescoop. Wanneer voltooid, de SKA stelt astronomen in staat om de hemel in ongekend detail te volgen en de hele hemel veel sneller te onderzoeken dan enig ander systeem dat momenteel bestaat.

Het consortium Science Data Processor (SDP) van de SKA heeft zijn technische ontwerpwerkzaamheden afgerond, het einde van vijf jaar werk om een ​​van de twee supercomputers te ontwerpen die de enorme hoeveelheden gegevens die door de telescopen van de SKA worden geproduceerd, zal verwerken.

Het SDP-consortium, geleid door de Universiteit van Cambridge, heeft de elementen ontworpen die samen het 'brein' van de SKA zullen vormen. SDP is de tweede verwerkingsfase voor de massa's gedigitaliseerde astronomische signalen die door de ontvangers van de telescoop worden verzameld. In totaal, bijna 40 instellingen in 11 landen namen deel.

De Britse regering, via de Science and Technology Facilities Council (STFC), heeft £ 100 miljoen toegezegd voor de bouw van de SKA en het SKA-hoofdkantoor, als zijn aandeel als een kernlid van het project. Het wereldwijde hoofdkantoor van de SKA-organisatie bevindt zich in het VK bij Jodrell Bank, de thuisbasis van de iconische Lovell-telescoop

"Het was een waar genoegen om met zo'n internationaal team van experts te werken, uit de radioastronomie, maar ook uit de High-Performance Computing-industrie, " zei Maurizio Miccolis, SDP's projectmanager voor de SKA-organisatie. "We hebben met bijna elk SKA-land samengewerkt om dit mogelijk te maken, wat laat zien hoe moeilijk wat we proberen te doen is."

De rol van het consortium was het ontwerpen van de computerhardwareplatforms, software, en algoritmen die nodig zijn om wetenschappelijke gegevens van de centrale signaalprocessor (CSP) te verwerken tot wetenschappelijke gegevensproducten.

"SDP is waar data informatie wordt, " zei Rosie Bolton, Datacenter Scientist voor de SKA Organisatie. "Hier beginnen we de gegevens te begrijpen en gedetailleerde astronomische beelden van de lucht te produceren."

Om dit te doen, SDP zal de gegevens moeten opnemen en met duizelingwekkende snelheden door pijplijnen voor gegevensreductie moeten verplaatsen, om vervolgens datapakketten te vormen die zullen worden gekopieerd en gedistribueerd naar een wereldwijd netwerk van regionale centra waar wetenschappers over de hele wereld toegang toe hebben.

SDP zelf zal bestaan ​​uit twee supercomputers, een in Kaapstad, Zuid-Afrika en één in Perth, Australië.

"We schatten de totale rekenkracht van SDP op ongeveer 250 PFlops - dat is 25% sneller dan IBM's Summit, de huidige snelste supercomputer ter wereld, " zei Maurizio. "In totaal, tot 600 petabyte aan data zal elk jaar vanuit SDP over de hele wereld worden gedistribueerd - genoeg om meer dan een miljoen gemiddelde laptops te vullen."

Aanvullend, vanwege de enorme hoeveelheid data die SDP binnenstroomt:zo'n 5 Tb/s, of 100, 000 keer sneller dan de verwachte wereldwijde gemiddelde breedbandsnelheid in 2022, het zal in bijna realtime zelf beslissingen moeten nemen over wat ruis is en welke gegevens de moeite waard zijn om te bewaren.

Het team heeft SDP ook zo ontworpen dat het door de mens veroorzaakte radiofrequentie-interferentie (RFI) - bijvoorbeeld van satellieten en andere bronnen - uit de gegevens kan detecteren en verwijderen.

"Door te pushen wat technologisch haalbaar is en nieuwe software en architectuur te ontwikkelen voor onze HPC-behoeften, we creëren ook kansen om toepassingen op andere gebieden te ontwikkelen, ' zei Maurizio.

High-Performance Computing speelt een steeds belangrijkere rol bij het mogelijk maken van onderzoek op gebieden zoals weersvoorspellingen, klimaat onderzoek, ontwikkeling van geneesmiddelen en vele andere waar geavanceerde modellering en simulaties essentieel zijn.

Professor Paul Alexander, Consortium Lead van Cambridge's Cavendish Laboratory zei:"Ik wil iedereen die betrokken is bij het consortium bedanken voor hun harde werk door de jaren heen. Het ontwerpen van deze supercomputer zou niet mogelijk zijn geweest zonder zo'n internationale samenwerking erachter."