Za każdą współczesną opowieścią o odkryciu kosmologicznym stoi superkomputer, który to umożliwił. Tak było w przypadku wczorajszego ogłoszenia zespołu misji Plancka Europejskiej Agencji Kosmicznej, który podniósł szacunkowy wiek wszechświata do 13,82 miliarda lat i zmodyfikował parametry ilości ciemnej materii, ciemnej energii i zwykłej starej materii barionowej we wszechświecie.
Planck oparł się na naszym zrozumieniu wczesnego wszechświata, zapewniając nam najbardziej szczegółowy jak dotąd obraz kosmicznego mikrofalowego tła (CMB), „kopalnej relikwii” Wielkiego Wybuchu odkrytej po raz pierwszy przez Penziasa i Wilsona w 1965 r. Odkrycia Plancka oparte na CMB mapa wszechświata obserwowana przez mikrofalową sondę anizotropii Wilkinsona (WMAP) i służy do dalszego potwierdzenia teorii kosmologii Wielkiego Wybuchu.
Ale badanie drobnych wahań na słabym kosmicznym tle mikrofalowym nie jest łatwe i właśnie tam wkracza Hopper. Ze swojego punktu obserwacyjnego L2 Lagrange poza Ziemskim Księżycem 72 pokładowe detektory Planck obserwują niebo z 9 oddzielnymi częstotliwościami, wykonując pełny skan niebo co sześć miesięcy. Ta pierwsza publikacja danych jest kulminacją 15-miesięcznych obserwacji reprezentujących blisko bilion ogólnych próbek. Planck rejestruje średnio 10 000 próbek na sekundę i skanuje każdy punkt na niebie około 1000 razy.
To wyzwanie do analizy, nawet dla superkomputera. Hopper to superkomputer Cray XE6 z siedzibą w National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) w Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii. Nazwany na cześć informatyki i pionierki Grace Hopper, superkomputer ma ogromną liczbę 217 terabajtów pamięci, która biegnie przez 153,216 rdzeni komputerowych z maksymalną wydajnością 1,28 petaflopsa na sekundę. Hopper umieścił numer pięć na liście najlepszych superkomputerów na świecie w listopadzie 2010 roku. (Superkomputer Tianhe-1A w Narodowym Centrum Superkomputerów w Tianjin w Chinach był na pierwszym miejscu z najwyższą wydajnością 4,7 petaflopsa na sekundę).
Jednym z głównych wyzwań dla zespołu przeszukującego zalew danych CMB generowanych przez Planck było odfiltrowanie „szumu” i odchylenia od samych detektorów.
„To coś więcej niż tylko błędy na przedniej szybie, które chcemy usunąć, aby zobaczyć światło, ale burza owadów wokół nas we wszystkich kierunkach” - powiedział Charles Lawrence, naukowiec projektu. Aby temu zaradzić, Hopper przeprowadza symulacje tego, jak wyglądałoby niebo dla Plancka w różnych warunkach, i porównuje te symulacje z obserwacjami w celu uzyskania danych.
„Skalując do dziesiątek tysięcy procesorów, skróciliśmy czas potrzebny do wykonania tych obliczeń z niemożliwego 1000 lat do kilku tygodni”, powiedział Ted Kisner z laboratorium Berkeley i naukowiec z Plancka.
Ale misja Plancka nie jest jedynymi danymi, w które zaangażowany jest Hopper. Hopper i NERSC byli również zaangażowani w odkrycie w zeszłym roku ostatecznego kąta mieszania neutrin. Hopper zajmuje się obecnie także badaniem interakcji falowo-plazmowych, plazmy fuzyjnej i innych. Możesz zobaczyć projekty, którym obecnie zajmują się komputery NERSC, wraz z godzinami pracy procesora wykorzystywanymi w czasie rzeczywistym. Może przyszły potomek Hoppera mógłby dać Głęboką Myśl Przewodnik autostopowicza po galaktyce sławna rywalizacja w rozwiązywaniu problemu życia, wszechświata i wszystkiego.
Gratulacje dla naukowców z Plancka i NERSC. Wczoraj był świetny dzień, aby zostać kosmologiem. Przynajmniej być może ludzie nie będą mylili pola kosmetyka… Zaufaj nam, nie chcesz, żeby kosmolog stylizował twoje włosy!
