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AstronomiePost� par Michel le Samedi 22/12/2012 � 00:00
Le Supercalculateur � la plus haute altitude
ALMA supercalculateur Corr�lateur ESO 5 commentaires
L'un des superordinateurs les plus puissants au monde vient juste d'�tre install� et test� sur son site lointain de haute altitude dans les Andes du nord du Chili. Cette installation constitue l'une des derni�res �tapes majeures vers l'ach�vement d'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), le grand r�seau (Un r�seau informatique est un ensemble d'�quipements reli�s entre eux pour �changer des informations. Par analogie avec un filet (un r�seau est un ��petit rets��, c'est-�-dire un petit filet), on appelle nœud...) d'antennes millim�trique / submillim�trique, le t�lescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) au sol le plus sophistiqu� de l'histoire. Le corr�lateur con�u sp�cialement pour ALMA a plus de 134 millions de processeurs et peut effectuer jusqu'� 17 quadrillions d'op�rations par seconde ( Seconde est le f�minin de l'adjectif second, qui vient imm�diatement apr�s le premier ou qui s'ajoute � quelque chose de nature identique. La seconde est une unit� de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure...), une vitesse (On distingue :) comparable au plus rapide superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur con�u pour atteindre les plus hautes performances possibles avec les technologies connues lors de...) d'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) g�n�ral en service actuellement.
Le corr�lateur d'ALMA, un des superordinateurs les plus puissants au monde, vient juste d'�tre install� et test� 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...) dans les Andes du nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) du Chili. Cette image � grand champ (Un champ correspond � une notion d'espace d�fini:) montre quelques racks du corr�lateur dans le b�timent technique du site des op�rations du r�seau ALMA. Cette photo montre l'un des 4 quadrants du corr�lateur. Le syst�me complet a quatre quadrants identiques avec plus de 134 millions de processeurs effectuant jusqu'� 17 quadrillions d'op�rations par seconde.
Cr�dit: ESO - Cliquer pour agrandir
Le corr�lateur est un �l�ment fondamental d'ALMA, un t�lescope astronomique compos� d'un r�seau de 66 antennes en forme d'assiette. Les 134 millions de processeurs du corr�lateur combinent et discriminent en permanence le faible signal ( Termes g�n�raux Un signal est un message simplifi� et g�n�ralement cod�. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particuli�res. Les signaux...) re�u par les antennes du r�seau ALMA, qui peuvent �tre s�par�es par une distance pouvant aller jusqu'� 16 kilom�tres (Le m�tre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unit� de base de longueur du Syst�me international. Il est d�fini 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...) comme un seul �norme t�lescope. Les informations collect�es par chaque antenne (En radio�lectricit�, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (�metteur) ou de capter (r�cepteur) les ondes �lectromagn�tiques.) doivent �tre combin�es avec celles provenant de toutes les autres antennes. A la capacit� maximum du corr�lateur, qui correspond � 64 antennes (1), 17 quadrillions d'op�rations doivent �tre effectu�es toutes les secondes (2). Le corr�lateur a �t� sp�cialement construit pour cette t�che, mais le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'op�rations effectu� par seconde est comparable � la capacit� du superordinateur d'usage g�n�ral le plus rapide au monde (3).
"Ce d�fi informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport...) exceptionnel a n�cessit� un concept innovant � la fois pour les composants et pour l'ensemble de l'architecture (L’architecture, terme issu du latin architectura, mot tir� du grec αρχιτεκτων (� ma�tre-ma�on �) de αρχι (� chef �) et...) du corr�lateur," explique Wolfgang Wild, le chef de projet (Un chef de projet, en informatique est la personne charg�e de contr�ler le bon d�roulement du d�veloppement d'un logiciel informatique. Par extension, le terme chef de projet s'applique dans d'autres domaines, tels la...) Europ�en d'ALMA de l'ESO.
La conception initiale du corr�lateur ainsi que sa construction et son installation ont �t� pilot�es par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), le partenaire leader d'ALMA pour l'Am�rique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique par l'océan...) du Nord. Le corr�lateur a �t� financ� par la National Science Foundation am�ricaine avec des contributions de l'ESO.
"L'ach�vement et l'installation du corr�lateur constituent une �tape extr�mement importante vers l'accomplissement de la contribution Nord Am�ricaine 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," d�clare Mark McKinnon, le directeur Nord Am�ricain d'ALMA � la NRAO. "Les d�fis techniques ont �t� �normes et notre �quipe les a relev�s," ajoute-t-il.
En tant que partenaire Europ�en d'ALMA, l'ESO a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont...) une partie essentielle du corr�lateur: un syst�me de filtrage digital enti�rement nouveau et polyvalent con�u en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...) a �t� incorpor� dans le concept initial de la NRAO. Un jeu de 550 cartes de circuits imprim�s de filtres digitaux � la pointe de la technologie (Le mot technologie poss�de deux acceptions de fait :) a �t� con�u et fabriqu� pour l'ESO � l'Universit� (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Bordeaux en France (4). Avec ces filtres, la lumi�re (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) qu'ALMA voit peut �tre dispers�e 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...) que cela n'�tait possible dans la conception initiale, et chacun de ces intervalles peut �tre ajust� avec pr�cision. "Le fait d'avoir pu largement am�liorer cette flexibilit� est fantastique. Cela nous permet de d�composer le spectre de la lumi�re 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 pr�cises n�cessaires � une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des ph�nom�nes, sans volont� de les modifier, � l’aide de moyens d’enqu�te et d’�tude...) donn�e (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.), que ce soit pour cartographier les mol�cules 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 volume propre : un gaz...) dans un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère....) 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,...) 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'Universit� de Bordeaux, le responsable Europ�en du corr�lateur d'ALMA.
Un autre d�fi �tait li� aux conditions extr�mes du site. Le corr�lateur est h�berg� dans le b�timent technique du site des op�rations du r�seau ALMA (AOS pour ALMA Array Operations Site), le b�timent de haute technologie le plus haut du monde. A 5000 m�tres, 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 et...) 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 employ� dans plusieurs domaines avec une signification particuli�re :) �lectrique. Avec cet air rar�fi� il n'est pas possible d'utiliser des ordinateurs avec des disques rotatifs car leurs t�tes de lecture/d'�criture 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 cat�gories : les besoins primaires, les...) d'un coussin d'air pour leur �viter de venir frictionner le disque (Le mot disque est employ�, aussi bien en g�om�trie que dans la vie courante, pour d�signer une forme ronde et r�guli�re, � l'image d'un palet —...). L'activit� (Le terme d'activit� peut d�signer une profession.) sismique est commune, aussi le corr�lateur a du �tre con�u pour r�sister aux vibrations associ�es 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...).
ALMA a commenc� les observations scientifiques en 2011 avec un r�seau d'antennes partiel (Le mot partiel peut �tre employ� comme :). Une partie du corr�lateur �tait d�j� utilis�e pour combiner les signaux de ce r�seau partiel, mais maintenant le syst�me complet est install�. Le corr�lateur est maintenant pr�t pour qu'ALMA commence � fonctionner avec un plus grand nombre d'antennes, ce qui augmentera la sensibilit� et la qualit� des images des observations.
ALMA est pratiquement termin� et sera inaugur� en Mars 2013.
(1) Le corr�lateur d'ALMA est l'un des deux syst�mes de ce type dans le complexe d'ALMA. Les 66 antennes d'ALMA comprennent un r�seau principal de 50 antennes (Une moiti� est fournie par l'ESO et l'autre moiti� par la NRAO) et un r�seau suppl�mentaire compl�mentaire de 16 antennes appel� ACA (pour Atacama Compact Array), qui est fourni par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Un second corr�lateur, construit par la compagnie Fujitsu et livr� par le NAOJ offre une corr�lation ind�pendante des 16 antennes du ACA, except� quand une s�lection d'antennes du ACA est combin�e avec les 50 antennes du r�seau principal qui sont plus largement dispers�es.
(2) 17 quadrillions = 17 000 000 000 000 000.
(3) Dans la liste du TOP500 des superordinateurs d'usage g�n�ral, le d�tenteur actuel du record est Titan (Cliquez sur l'image pour une description) de l'entreprise Cray Inc., qui a �t� mesur� � 17,59 quadrillions d'op�rations par seconde. Notez que le corr�lateur d'ALMA est un superordinateur d'usage sp�cifique et qu'il ne peut pas participer � ce classement.
(4) Cette mission fait suite � un travail sur les nouveaux concepts de corr�lateur effectu� par l'Universit� de Bordeaux dans un consortium impliquant �galement ASTRON aux Pays-Bas et l'Observatoire d' Arcetri en Italie.
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