Hintergrund des Square Kilometre Array
Das Square Kilometre Array, kurz SKA, soll das größte Radioteleskop der Welt werden. Die Anlage erstreckt sich über drei Kontinente auf der Nord- und Südhalbkugel. Hunderte Parabolantennen gleichermaßen tausende Einzelantennen sollen sich über Hunderte km verteilen und so die Empfangsfläche gewaltig vergrößern. Mit der offensichtlich verbesserten Auflösung will das SKA Signale aus der Frühzeit des Universums erfassen. Ziel ist es, grundlegende Fragen der Astrophysik zu klären, darunter Aspekte der Relativitätstheorie der Dunklen Materie der Dunklen Energie und mögliche Hinweise auf außerirdisches Leben.
Der Testlauf mit Summit
Um zu prüfen ob das geplante System auswertbare Daten liefern kann setzten Forscher den Supercomputer Summit ein. Summit zählt zu den schnellsten Computern weltweit und befindet sich am Oak Ridge National Laboratory. Er bekommt aktuell rund 200 Petaflops Rechenleistung. Im Test wurden Datenströme mit 400 Gigabyte pro Sek. simuliert und ausgewertet. Die Forscher mussten die Daten ebenfalls zunächst selbst simulieren, da reale Mengen schwer bereitzustellen waren.
Ergebnisse & Schlüsse für die Zukunft
Der Test zeigte, dass zur vollen Ausnutzung des SKA spätere Systeme mit maximaler Rechenleistung notwendig sind. In der ersten Betriebsphase sieht der Vorhaben 130․000 Antennen vor. Die Rohdatenrate soll dann bei rund 550 Gigabyte pro Sekunde liegen. Zudem wird eine umfassende Vorverarbeitung nötig um relevante Signale aus dem gigantischen Datenfluss herauszufiltern.
Vergleich zum LHC und der Datenfluss
Am Large Hadron Collider des CERN entstehen ergänzend als ein Petabyte Daten pro Sekunde. Da die Daten dort nicht völlig gespeichert werden können, filtern Algorithmen automatisch große Anteile heraus. Beim SKA dagegen wird die Rohdatenmenge noch umfangreicher sein • und die Verarbeitung muss nahezu in Echtzeit erfolgen • um brauchbare Signale zu identifizieren.
Ausblick auf Infrastruktur & Entwicklung
Der Aufbau des SKA begann im Periode um 2021. Um die Anforderungen zu erfüllen – sind Fortschritte in der exakten Skalierung von Algorithmen sowie in der Verfügbarkeit entsprechender Rechenzentren nötig. Die Ergebnisse aus dem Summit-Test liefern Hinweise wie Algorithmen skaliert werden müssen und welche Infrastruktur in der Zukunft essenziell ist.
Kernpunkte zur zukünftigen Umsetzung
- Skalierbare Algorithmen für enorme Datenströme
- Exascale-Rechenzentren als Standardinfrastruktur
- Effiziente Vorverarbeitung unmittelbar am Signalpfad
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