Communiqué de presse

Tous les feux sont au vert pour Le Supercalculateur à la plus haute altitude

Le corrélateur ALMA transforme plusieurs antennes en un seul telescope géant

21 décembre 2012

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 d’antennes millimétrique / submillimétrique, le télescope 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 quadrillons d’opération par seconde, une vitesse comparable au plus rapide superordinateur d’usage 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 reçu par les antennes du réseau ALMA, qui peuvent être séparées par une distance pouvant aller jusqu'à 16 kilomètres, permettant ainsi aux antennes de fonctionner ensemble comme un seul énorme télescope. Les informations collectées par chaque antenne doivent être combinées avec celles provenant de toutes les autres antennes. A la capacité maximum du corrélateur, qui correspond à 64 antennes [1], 17 quadrillons d'opérations doivent être effectuées toutes les secondes [2]. Le corrélateur a été spécialement construit pour cette tâche, mais le nombre d'opérations effectué par seconde est comparable à la capacité du superordinateur d'usage général le plus rapide au monde [3].

« Ce défis informatique exceptionnel a nécessité un concept innovant à la fois pour les composants et pour l'ensemble de l'architecture du corrélateur, » explique Wolfgang Wild, le chef de projet 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 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 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 a été conçu et fabriqué pour l'ESO à l'Université de Bordeaux en France [4]. Avec ces filtres, la lumière qu'ALMA voit peut être dispersée en 32 fois plus de bandes de longueurs d'onde 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 donnée, que ce soit pour cartographier les molécules de gaz dans un nuage de formation stellaire ou pour chercher quelques unes des galaxies les plus distantes de l'Univers, » 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 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 d'un coussin d'air pour leur éviter de venir frictionner le disque. L'activité sismique est commune, aussi le corrélateur a du être conçu pour résister aux vibrations associées aux tremblements de Terre.

ALMA a commencé les observations scientifiques en 2011 avec un réseau d'antennes partiel. 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 de l'entreprise Cray Inc., qui a été mesuré à 17,59 quadrillons 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.

Plus d'informations

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) est un équipement international pour l'astronomie. Il est le fruit d'un partenariat entre l'Europe, l'Amérique du Nord et l'Asie de l'Est en coopération avec la République du Chili. La construction et les opérations d'ALMA sont pilotées par l'ESO pour l'Europe, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pour l'Amérique du Nord et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est. L'Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l'exploitation d'ALMA.

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ». 

Liens

• Plus d'informations sur ALMA à l'ESO
• L'Observatoire commun ALMA

Contacts

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Floirac, France
Tél: +33 5 57 77 61 62
Courriel: baudry@obs.u-bordeaux1.fr

Douglas Pierce-Price

Public Information Officer, European Southern Observatory

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John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
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Rodrigo Alvarez (contact presse pour la Belgique)
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1253.