L'un des superordinateurs les plus puissants au monde vient juste d'être installé et testé sur son site lointain de haute altitude dans les Andes du nord du Chili. Cette installation constitue l'une des dernières étapes majeures vers l'achèvement d'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), le grand réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) d'antennes millimétrique / submillimétrique, le télescope (Un télescope (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir ») est un instrument optique qui permet d'augmenter...) au sol le plus sophistiqué de l'histoire. Le corrélateur conçu spécialement pour ALMA a plus de 134 millions de processeurs et peut effectuer jusqu'à 17 quadrillions d'opérations par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La...), une vitesse (La vitesse est une grandeur physique qui permet d'évaluer l'évolution d'une quantité en fonction du temps.) comparable au plus rapide superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur conçu pour atteindre les plus hautes performances possibles avec les technologies connues lors de sa conception, en particulier en terme de vitesse de calcul.) d'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) général en service actuellement.


Le corrélateur est un élément fondamental d'ALMA, un télescope astronomique composé d'un réseau de 66 antennes en forme d'assiette. Les 134 millions de processeurs du corrélateur combinent et discriminent en permanence le faible signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) reçu par les antennes du réseau ALMA, qui peuvent être séparées par une distance pouvant aller jusqu'à 16 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.), permettant ainsi aux antennes de fonctionner ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble, désigne intuitivement une collection d’objets (que l'on appelle éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) comme un seul énorme télescope. Les informations collectées par chaque antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) doivent être combinées avec celles provenant de toutes les autres antennes. A la capacité maximum du corrélateur, qui correspond à 64 antennes (1), 17 quadrillions d'opérations doivent être effectuées toutes les secondes (2). Le corrélateur a été spécialement construit pour cette tâche, mais le nombre (Un nombre est un concept caractérisant une unité, une collection d'unités ou une fraction d'unité.) d'opérations effectué par seconde est comparable à la capacité du superordinateur d'usage général le plus rapide au monde (3).

"Ce défi informatique (L'informatique désigne l'automatisation du traitement de l'information par un système, concret (machine) ou abstrait. Dans son acception courante, l'informatique désigne l'ensemble des...) exceptionnel a nécessité un concept innovant à la fois pour les composants et pour l'ensemble de l'architecture (L’architecture, terme issu du latin architectura, mot tiré du grec αρχιτεκτων...) du corrélateur," explique Wolfgang Wild, le chef de projet (Un chef de projet, en informatique est la personne chargée de contrôler le bon déroulement du développement d'un logiciel informatique. Par extension, le terme chef de projet s'applique dans d'autres domaines, tels...) Européen d'ALMA de l'ESO.

La conception initiale du corrélateur ainsi que sa construction et son installation ont été pilotées par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), le partenaire leader d'ALMA pour l'Amérique du Nord. Le corrélateur a été financé par la National Science Foundation américaine avec des contributions de l'ESO.

"L'achèvement et l'installation du corrélateur constituent une étape extrêmement importante vers l'accomplissement de la contribution Nord Américaine au projet (Un projet est - dans un contexte professionnel - une aventure temporaire entreprise dans le but de créer un produit ou un service unique:) international de construction d'ALMA," déclare Mark McKinnon, le directeur Nord Américain d'ALMA à la NRAO. "Les défis techniques ont été énormes et notre équipe les a relevés," ajoute-t-il.

En tant que partenaire Européen d'ALMA, l'ESO a fourni une partie essentielle du corrélateur: un système de filtrage digital entièrement nouveau et polyvalent conçu en Europe (L’Europe est considérée comme un continent ou une partie de l’Eurasie (péninsule occidentale), voire de l’Eurafrasie, selon le point de vue. Elle est...) a été incorporé dans le concept initial de la NRAO. Un jeu de 550 cartes de circuits imprimés de filtres digitaux à la pointe de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) a été conçu et fabriqué pour l'ESO à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures)....) de Bordeaux en France (4). Avec ces filtres, la lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micron (380 nm à 780 nm ; le symbole nm désigne le nanomètre). La lumière...) qu'ALMA voit peut être dispersée en 32 fois plus de bandes de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) que cela n'était possible dans la conception initiale, et chacun de ces intervalles peut être ajusté avec précision. "Le fait d'avoir pu largement améliorer cette flexibilité est fantastique. Cela nous permet de décomposer le spectre de la lumière vue par ALMA et ainsi nous pouvons nous concentrer sur les longueurs d'onde précises nécessaires à une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), que ce soit pour cartographier les molécules de gaz (Au niveau microscopique, on décrit un gaz comme un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi indépendants (pour plus de détails, voir gaz réels).) dans un nuage de formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces...) ou pour chercher quelques unes des galaxies les plus distantes de l'Univers (On nomme univers l'ensemble de tout ce qui existe, comprenant la totalité des êtres et des choses (celle-ci comprenant ou non, selon les philosophies,...)," explique Alain Baudry de l'Université de Bordeaux, le responsable Européen du corrélateur d'ALMA.

Un autre défi était lié aux conditions extrêmes du site. Le corrélateur est hébergé dans le bâtiment technique du site des opérations du réseau ALMA (AOS pour ALMA Array Operations Site), le bâtiment de haute technologie le plus haut du monde. A 5000 mètres, l'air est rare et il faut doubler le niveau normal de ventilation pour refroidir la machine, qui consomme quelques 140 kilowatts de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) électrique. Avec cet air raréfié il n'est pas possible d'utiliser des ordinateurs avec des disques rotatifs car leurs têtes de lecture/d'écriture ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) d'un coussin d'air pour leur éviter de venir frictionner le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.). L'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) sismique est commune, aussi le corrélateur a du être conçu pour résister aux vibrations associées aux tremblements de Terre (La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.).

ALMA a commencé les observations scientifiques en 2011 avec un réseau d'antennes partiel (Le mot partiel peut être employé comme :). Une partie du corrélateur était déjà utilisée pour combiner les signaux de ce réseau partiel, mais maintenant le système complet est installé. Le corrélateur est maintenant prêt pour qu'ALMA commence à fonctionner avec un plus grand nombre d'antennes, ce qui augmentera la sensibilité et la qualité des images des observations.

ALMA est pratiquement terminé et sera inauguré en Mars 2013.


Notes:

(1) Le corrélateur d'ALMA est l'un des deux systèmes de ce type dans le complexe d'ALMA. Les 66 antennes d'ALMA comprennent un réseau principal de 50 antennes (Une moitié est fournie par l'ESO et l'autre moitié par la NRAO) et un réseau supplémentaire complémentaire de 16 antennes appelé ACA (pour Atacama Compact Array), qui est fourni par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Un second corrélateur, construit par la compagnie Fujitsu et livré par le NAOJ offre une corrélation indépendante des 16 antennes du ACA, excepté quand une sélection d'antennes du ACA est combinée avec les 50 antennes du réseau principal qui sont plus largement dispersées.

(2) 17 quadrillions = 17 000 000 000 000 000.

(3) Dans la liste du TOP500 des superordinateurs d'usage général, le détenteur actuel du record est Titan (Cliquez sur l'image pour une description) de l'entreprise Cray Inc., qui a été mesuré à 17,59 quadrillions d'opérations par seconde. Notez que le corrélateur d'ALMA est un superordinateur d'usage spécifique et qu'il ne peut pas participer à ce classement.

(4) Cette mission fait suite à un travail sur les nouveaux concepts de corrélateur effectué par l'Université de Bordeaux dans un consortium impliquant également ASTRON aux Pays-Bas et l'Observatoire d' Arcetri en Italie.