מהמפץ הגדול למחשב הגדול

במסגרת הסכם גדול בהיקף של 32.9 מיליון יורו, יבמ תפתח טכנולוגיות לרדיו-טלסקופ שיחקור את מקורות היקום; המערכות החדשות יטפלו מדי יום בנתונים בנפח כפול מהתעבורה בכל האינטרנט

חוקרים במעבדות המחקר של יבמ בציריך וחוקרים של המכון ההולנדי לרדיו-אסטרונומיה (ASTRON) ישתפו פעולה במיזם מחקר ארוך טווח לפיתוח ויישום מערכת מחשוב בהיקפי-ענק, שתעמוד לשירות הרדיו-טלסקופ הגדול בעולם.
יבמ ו-Astron חתמו על הסכם בשווי ראשוני של 32.9 מיליון אירו, לפיו יעבדו חוקרי יבמ והמכון ההולנדי במיזם לפיתוח מערכות המיחשוב הייחודיות הדרושות לפרוייקט.

אנטנות הרדיו טלסקופ המשתרעות על פני שטח של קילומטר רבוע שלם ולאורך רצועה של 3,000 ק”מ – Square Kilometer Array (SKA) – מיועדות לקלוט כמות גדולה במיוחד של אותות מהחלל הרחוק. מדי יום, יטפלו מערכות המידע של הטלסקופ בנפח מידע כפול מזה הזורם כיום במשך זמן מקביל באינטרנט כולו.

חלק מאותות הרדיו שייקלטו בטלסקופ ויעובדו במערכות של יבמ נוצרו בעת המפץ הגדול, שחולל את היקום לפני יותר מ- 13 מיליארד שנה – ומאז הם נעים בחלל. אסטרנומים מעריכים כי ניתוח האותות האלה יאפשר לפצח את מסתורי החומר השחור ולהתחקות על מקור היקום.

SKA נולד במסגרת קונסורציום בינלאומי לבניית הרדיו-טלסקופ הגדול והרגיש בעולם. עוצמת המחשוב שתידרש להפעלת הטלסקופ הזה צפויה להיות מקבילה לזו של מיליוני מחשבי-על, בעוצמותיהם המוכרות לנו כיום.

השלב הראשון של שיתוף הפעולה ארוך הטווח עם יבמ במסגרת הפרוייקט, יכלול מיזם בן חמש שנים שזכה לשם DOME – בדומה לכיפה העגולה המגינה על טלסקופים. במסגרת המיזם הזה, יחקרו מומחי יבמ והמכון ההולנדי לרדיו-אסטרונומיה טכנולוגיות חדשות למחשוב בסדרי גודל גדולים במיוחד, לרבות העברת נתונים, תהליכי אחסון וניתוח נתונים בזמן אמת, תוך כדי הזרמתם. כל אלה, יידרשו על מנת לאחסן ולנתח את המידע הגולמי שייאסף מאנטנות הטלסקופ על בסיס יום-יומי.

הטיפול בנפחי הנתונים האלה מחייב שימוש בטכנולוגיות חדשות לחלוטין, ובכלל זה שבבי מחשב בעלי מבנה תלת-מימדי הסוללים את הדרך לחיסכון משמעותי בצריכת החשמל ולצמצום פליטת החום של רכיבי העיבוד. במקביל, יעסוק המחקר בטכנולוגיות חדשות לתקשורת אופטית פנימית בין רכיבי המחשב, ובמערכות אחסון מדור חדש, העשויות לכלול גם זיכרון המבוסס על טכנולוגיות לשינוי מסלול האלקטרונים סביב גרעין האטום, באורח המאפשר אחסון סיבית מידע על גבי אטום בודד.

החוקרים ישתמשו בשיטות ובכלים המפותחים במעבדת המחקר של יבמ בציריך על מנת להגדיר מודלים חדשים למחשוב וארכיטקטורה אופטימאלית לטיפול בנפחי הענק של נתונים הצפויים להיקלט ברדיו-טלסקופ.

SKA מאגד חוקרים מיותר מעשרים מדינות, המתכננים לבנות את הרדיו-טלסקופ הגדול בעולם, שישתמש במיליוני אנטנות משולבות, שייפרסו לאורך רצועה של 3,000 ק”מ החוצה את אירופה, יציעו רגישות קליטה גבוהה פי 50 ומעלה מכל מערך רדיו קיים, ומהירות קליטה של פי 10,000 מהמכשירים הנוכחיים.

הרדיו-טלסקופ החדש הזה ייצר מדי יום מספר אקסא-בייט של נתונים לכל קרן המשודרת על פני קמ”ר אחד. לאחר עיבוד ראשוני, יהיה צורך באחסון של 300-1,500 פטא-בייט מדי שנה. זאת, לעומת כ- 15 פטא-בייט הנוצרים כיום מדי שנה על ידי מאיץ החלקיקים של CERN.

מושג נוסף לגבי גודל האתגר הטכנולוגי הכרוך במיזם, ניתן לקבל אם זוכרים כי ארכיטקטורת המחשוב המוכרת כיום, בת 64 סיביות, מסוגלת לטפל במרחב כתובות של כ- 18 אקסא-בייט בלבד (18.4467441 כפול עשר בחזקת 19).