En internationell grupp forskare under ledning av University of Cambridge har avslutat designen av "hjärnan" i Square Kilometer Array (SKA), världens största radioteleskop. När det är klart, SKA kommer att göra det möjligt för astronomer att övervaka himlen i oöverträffad detalj och övervaka hela himlen mycket snabbare än något system som för närvarande existerar.

SKA:s Science Data Processor (SDP)-konsortium har avslutat sitt tekniska designarbete, som markerar slutet på fem års arbete med att designa en av två superdatorer som ska behandla de enorma mängder data som produceras av SKA:s teleskop.

SDP-konsortiet, ledd av University of Cambridge, har designat de element som tillsammans kommer att bilda "hjärnan" i SKA. SDP är det andra bearbetningssteget för massorna av digitaliserade astronomiska signaler som samlas in av teleskopets mottagare. Totalt, närmare 40 institutioner i 11 länder deltog.

Storbritanniens regering, genom Science and Technology Facilities Council (STFC), har förbundit sig 100 miljoner pund till byggandet av SKA och SKAs högkvarter, som sin del som en kärnmedlem i projektet. SKA-organisationens globala huvudkontor ligger i Storbritannien vid Jodrell Bank, hem till det ikoniska Lovell-teleskopet

"Det har varit ett verkligt nöje att arbeta med ett sådant internationellt team av experter, från radioastronomi men också från högpresterande datorindustri, sa Maurizio Miccolis, SDP:s projektledare för SKA-organisationen. "Vi har arbetat med nästan alla SKA-länder för att få detta att hända, vilket visar hur svårt det vi försöker göra är."

Konsortiets roll var att designa hårdvaruplattformarna, programvara, och algoritmer som behövs för att bearbeta vetenskapsdata från den centrala signalprocessorn (CSP) till vetenskapsdataprodukter.

"SDP är där data blir information, sa Rosie Bolton, Datacenterforskare för SKA-organisationen. "Det är här vi börjar förstå data och producera detaljerade astronomiska bilder av himlen."

Att göra detta, SDP kommer att behöva ta in data och flytta den genom datareduktionspipelines med svindlande hastigheter, för att sedan bilda datapaket som kommer att kopieras och distribueras till ett globalt nätverk av regionala centra där det kommer att nås av forskare runt om i världen.

SDP själv kommer att bestå av två superdatorer, en som ligger i Kapstaden, Sydafrika och en i Perth, Australien.

"Vi uppskattar SDP:s totala beräkningskraft till cirka 250 PFlops – det är 25 % snabbare än IBMs toppmöte, den nuvarande snabbaste superdatorn i världen, " sa Maurizio. "Totalt, upp till 600 petabyte data kommer att distribueras runt om i världen varje år från SDP – tillräckligt för att fylla mer än en miljon genomsnittliga bärbara datorer."

Dessutom, på grund av den stora mängden data som flödar in i SDP:cirka 5 Tb/s, eller 100, 000 gånger snabbare än den beräknade globala genomsnittliga bredbandshastigheten 2022, det kommer att behöva fatta beslut på egen hand i nästan realtid om vad som är buller och vad som är värt data att behålla.

Teamet designade också SDP så att det kan upptäcka och ta bort konstgjord radiofrekvensstörning (RFI) – till exempel från satelliter och andra källor – från data.

"Genom att driva på vad som är tekniskt genomförbart och utveckla ny programvara och arkitektur för våra HPC-behov, vi skapar också möjligheter att utveckla applikationer inom andra områden, sa Maurizio.

High-Performance Computing spelar en allt viktigare roll för att möjliggöra forskning inom områden som väderprognoser, klimatforskning, läkemedelsutveckling och många andra där banbrytande modellering och simuleringar är väsentliga.

Professor Paul Alexander, Konsortiets ledare från Cambridges Cavendish Laboratory sa:"Jag skulle vilja tacka alla inblandade i konsortiet för deras hårda arbete under åren. Att designa denna superdator hade inte varit möjligt utan ett sådant internationellt samarbete bakom sig."