IBM e ASTRON: supercomputing exascale per le origini dell'universo

ASTRON (Netherland Institute for Radio Astronomy) e IBM hanno annunciato l'avvio di una collaborazione della durata minima di cinque anni volta alla ricerca e sviluppo di supercomputer di classe exascale, a basso consumo energetico, che saranno utilizzati per l'elaborazione dei dati raccolti dallo Square Kilometre Array (SKA), il più grande telescopio radio che sarà realizzato nel corso dei prossimi anni.

Lo SKA, che è sviluppato e costruito dall'omonimo consorzio internazionale che riunisce gli astronomi provenienti da oltre 20 paesi, sarà completato entro il 2024 e verrà impiegato per raccogliere informazioni sull'universo, sulla sua origine, sulle galassie in evoluzione e sulla materia oscura. Gli scienziati stimano che la capacità computazionale necessaria per poter gestire la mole di dati raccolta dal telescopio è equivalente a quella espressa da alcuni milioni dei supercomputer più veloci esistenti attualmente.

SKA sarà composto da milioni di antenne che si occuperanno di raccogliere i segnali radio ed andrà a formare un'area di raccolta equivalente ad un chilometro quadro ma che abbraccia un'elevata area di superficie di oltre 3000km quadrati. Lo SKA sarà 50 volte più sensibile di qualunque altro dispositivo radio costruito fino ad oggi, ed oltre 10 mila volte più performante degli strumenti attualmente disponibili.

Secondo le informazioni preliminari attualmente disponibili, lo SKA produrrà quotidianamente una mole di dati di "qualche" exabyte per singolo raggio per chilometro quadro. Dopo aver processato i dati raccolti, ci si aspetta un volume di informazioni annuale tra i 300 e i 1500 petabyte che dovranno essere conservati. Numeri da far impallidire, e da far sembrare un'inezia i 15 petabyte prodotti annualmente dal Large Hadron Collider del CERN di Ginevra.

Per affrontare questa sfida, ASTRON e IBM hanno lanciato un progetto di collaborazione della durata di almeno cinque anni, chiamato DOME, e per il quale è previsto un investimento iniziale di quasi 33 milioni di Euro. E' solo basando il progetto complessivo su architetture che vadano oltre l'attuale stato dell'arte della tecnologia che sarà possibile gestire lo spaventoso volume di informazioni prodotte dallo SKA.

Ton Engbersen, IBM Research – Zurich, spiega: "Se si prende l'attuale traffico giornaliero su Internet e lo si raddoppia, si entra nel'ordine delle idee della quantità di dati che lo SKA raccoglierà ogni giorno. Questa è analitica Big Data portata agli estremi. Con DOME ci imbarcheremo su uno dei progetti scientifici più data-intensive di sempre, che avrà applicazioni più ampie al di là della ricerca astronomica".

Le attività di ricerca saranno focalizzate sulle tecnologie emergenti che consentano di disporre di una potenza computazionale di elevato livello a ridotti consumi energetici, così come sulle tecnologie di interconnessione ottiche e nanofotoniche per ottimizzare il trasferimento di grosse moli di dati e sulle soluzioni di storage ad elevate prestazioni basate sulla prossima generazione di sistemi a nastro e sulle nuove tecnologie di memoria a cambiamento di fase. Gli scienziati di entrambe le realtà collaboreranno nel nuovo ASTRON & IBM Centerr for Exascale Technology che è stato aperto a Drenthe, nei Paesi Bassi.

"Infrastrutture di ricerca così grandi come lo SKA necessitano di supercomputer estremamente potenti per poter processare tutti i dati. L'unica maniera accettabile di costruire e operare questi sistemi è di ridurre considerevolmente il loro consumo energetico. DOME ci offre opportunità uniche per cercare nuovi apporcci al Green Supercomputing e questo sarà di beneficio anche per altre realtà" ha dichiarato Marco de Vos, direttore responsabile di ASTRON.

Per poter basare il progetto su parametri realistici, gli scienziati utilizzeranno i metodi di IBM research per modellare le architetture delle infrastrutture che saranno ottimizzate sull'analisi dell'esistente sistema Low Frequency Array (LOFAR) progettato e costruito da ASTRON. LOFAR è una sorta di precursore di SKA, poiché fa uso di tecnologie che saranno implementate anche nel progetto dello Square Kilometre Array.

I piani per la localizzazione geografica di SKA devono ancora essere finalizzati, ma la decisione sarà presa nel corso del 2012. Attualmente le due opzioni rimaste che consentano l'installazione di milioni di antenne necessarie alla costruzione dello SKA sono l'Australia e il Sud Africa. La collaborazione DOME è realizzata con il supporto finanziario della provincia di Drenthe e del Ministero degli Affari Economici, Agricoltura e Innovazione olandese.