من الانفجار الكبير إلى الكمبيوتر الكبير

وكجزء من اتفاقية كبرى بقيمة 32.9 مليون يورو، ستقوم شركة IBM بتطوير تقنيات لتلسكوب راديوي لاستكشاف أصول الكون؛ ستتعامل الأنظمة الجديدة مع ضعف كمية البيانات التي تعالجها حركة المرور على الإنترنت بالكامل يوميًا

سيتعاون الباحثون في مختبرات أبحاث IBM في زيوريخ وباحثون من المعهد الهولندي لعلم الفلك الراديوي (ASTRON) في مشروع بحثي طويل المدى لتطوير وتنفيذ نظام حاسوبي واسع النطاق سيخدم أكبر تلسكوب راديوي في العالم.
ووقعت شركة IBM وشركة Astron اتفاقية بقيمة مبدئية تبلغ 32.9 مليون يورو، سيعمل بموجبها باحثو شركة IBM والمعهد الهولندي في مشروع لتطوير أنظمة الحوسبة الفريدة اللازمة للمشروع.

تم تصميم هوائيات التلسكوب الراديوي التي تمتد على مساحة كيلومتر مربع كامل وعلى طول شريط يبلغ طوله 3,000 كيلومتر - مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) - لاستقبال كمية كبيرة بشكل خاص من الإشارات من الفضاء السحيق. كل يوم، ستتعامل أنظمة المعلومات الخاصة بالتلسكوب مع ضعف حجم المعلومات التي تتدفق حاليًا لفترة زمنية موازية على شبكة الإنترنت بأكملها.

بعض الإشارات الراديوية التي سيتم التقاطها بواسطة التلسكوب ومعالجتها في أنظمة IBM تم إنشاؤها أثناء الانفجار الكبير، الذي خلق الكون قبل أكثر من 13 مليار سنة - وهي تتحرك عبر الفضاء منذ ذلك الحين. ويقدر علماء الفلك أن تحليل هذه الإشارات سيمكن من حل ألغاز المادة المظلمة وتتبع أصل الكون.

ولدت SKA كجزء من اتحاد دولي لبناء التلسكوب الراديوي الأكبر والأكثر حساسية في العالم. ومن المتوقع أن تعادل القوة الحاسوبية المطلوبة لتشغيل هذا التلسكوب قوة ملايين الحواسيب العملاقة، بقدراتها المعروفة لنا اليوم.

ستتضمن المرحلة الأولى من التعاون طويل الأمد مع شركة IBM ضمن المشروع مشروعًا مدته خمس سنوات يسمى DOME - على غرار القبة المستديرة التي تحمي التلسكوبات. وكجزء من هذا المشروع، سيقوم خبراء IBM والمعهد الهولندي لعلم الفلك الراديوي بدراسة التقنيات الجديدة للحوسبة على نطاقات واسعة للغاية، بما في ذلك نقل البيانات وعمليات التخزين وتحليل البيانات في الوقت الحقيقي، أثناء تدفقها. وستكون كل هذه الأمور مطلوبة من أجل تخزين وتحليل البيانات الأولية التي سيتم جمعها من هوائيات التلسكوب بشكل يومي.

ويتطلب التعامل مع هذه الكميات من البيانات استخدام تقنيات جديدة تمامًا، بما في ذلك شرائح الكمبيوتر ذات البنية ثلاثية الأبعاد التي تمهد الطريق لتحقيق توفير كبير في استهلاك الكهرباء وتقليل الانبعاثات الحرارية لمكونات المعالجة. وفي الوقت نفسه، سيتناول البحث تقنيات جديدة للاتصال البصري الداخلي بين مكونات الكمبيوتر، ومع أنظمة تخزين الجيل الجديد، والتي قد تشمل أيضًا ذاكرة تعتمد على تقنيات تغيير مسار الإلكترونات حول النواة الذرية، بطريقة يسمح بتخزين أجزاء من المعلومات على ذرة واحدة.

وسيستخدم الباحثون الأساليب والأدوات التي تم تطويرها في مختبر أبحاث IBM في زيوريخ من أجل تحديد نماذج حوسبة جديدة وبنية مثالية للتعامل مع الكميات الهائلة من البيانات المتوقع تسجيلها بواسطة التلسكوب الراديوي.

تجمع SKA باحثين من أكثر من عشرين دولة، الذين يخططون لبناء أكبر تلسكوب راديوي في العالم، والذي سيستخدم ملايين الهوائيات المدمجة، والتي سيتم نشرها على طول شريط يبلغ طوله 3,000 كيلومتر عبر أوروبا، وستوفر حساسية استقبال أعلى 50 مرة من أي مجموعة راديو موجودة، وسرعة استقبال 10,000 مرة من الأجهزة الحالية.

سينتج هذا التلسكوب الراديوي الجديد عدة إكسابايت من البيانات يوميًا لكل شعاع يتم إرساله على مسافة كيلومتر مربع واحد. بعد المعالجة الأولية، ستكون هناك حاجة إلى 300-1,500 بيتابايت من التخزين سنويًا. هذا، مقارنة بحوالي 15 بيتابايت التي يتم توليدها سنويًا حاليًا بواسطة مسرع الجسيمات CERN.

ويمكن الحصول على فكرة أخرى عن حجم التحدي التكنولوجي الذي ينطوي عليه المشروع إذا تذكرت أن بنية الحوسبة 64 بت المعروفة اليوم قادرة على التعامل مع مساحة عنوان تبلغ حوالي 18 إكسابايت فقط (18.4467441 مضروبة في عشرة أس 19). قوة).