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Posté par Michel le Samedi 22/12/2012 à 00:00
Le Supercalculateur à la plus haute altitude
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 appelle nœud (node) l'extrémité d'une...) d'antennes millimétrique / submillimétrique, le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) 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...), une vitesse (On distingue :) 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 d'ALMA, un des superordinateurs les plus puissants au monde, vient juste d'être installé et testé sur son site lointain de haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique...) dans les Andes du nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) du Chili. Cette image à grand champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) montre quelques racks du corrélateur dans le bâtiment technique du site des opérations du réseau ALMA. Cette photo montre l'un des 4 quadrants du corrélateur. Le système complet a quatre quadrants identiques avec plus de 134 millions de processeurs effectuant jusqu'à 17 quadrillions d'opérations par seconde.
Crédit: ESO - Cliquer pour agrandir

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...) 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...), permettant ainsi aux antennes de fonctionner ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les 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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) 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 - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) exceptionnel a nécessité un concept innovant à la fois pour les composants et pour l'ensemble de l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) 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...) 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 (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan...) 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 un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) 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 (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un archipel de petites îles grecques...) une partie essentielle du corrélateur: un système de filtrage digital entièrement nouveau et polyvalent conçu en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...) 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...) de Bordeaux en France (4). Avec ces filtres, la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...) 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 des 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 (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) 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...) donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un...), que ce soit pour cartographier les molécules de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) dans un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de...) de formation stellaire ou pour chercher quelques unes des galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au...) les plus distantes de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.)," 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 (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions...) 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 catégories : les besoins primaires, les besoins...) 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...). 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 est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...).

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.


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Source: ESO