Big Data в космосе и на Земле

До того, как на небе зажглись звезды, во вселенной не было ничего, кроме газа и темной энергии. С давних пор структура вселенной на ранних этапах ее существования оставалась загадкой. Но теперь, благодаря технологии обработки больших объемов данных (Big Data) и усилиям правительств Австралии, Новой Зеландии и ЮАР, астрономы смогут заглянуть в давно прошедшие времена, когда во вселенной формировались первые галактики. Такую возможность им предоставит гигантский глобальный проект строительства радиотелескопа Square Kilometer Array (SKA) с антенной решеткой площадью в 1 квадратный километр. Это будет не только самый крупный, но и самый чувствительный в мире радиотелескоп. 

Принимая радиоизлучение на антенную решетку в 1 млн кв. метров, телескоп SKA сможет исследовать космические магнитные поля и распознавать гравитационные волны, неподвластные пространству и времени. Кроме того, создатели телескопа надеются с его помощью найти следы жизни за пределами нашей планеты. "От телескопа с такими выдающимися возможностями, как у SKA, астрономы вправе ожидать обнаружения неожиданных явлений, о которых мы и не догадывались", - заявил Джо Боулер (Jo Bowler), отвечающий в проекте SKA за связи с общественностью. 

Вместе с тем создатели телескопа предусмотрели решение ряда новых  важных проблем, связанных с его работой. Одна из них состоит в необходимости обработки огромных объемов данных, которые SKA будет собирать. Для проекта понадобятся высокопроизводительные суперкомпьютеры с процессорной мощностью, равной мощности ста миллионов ПК. Несмотря на грандиозные масштабы проекта, Джо Боулер считает, что открытия и другие достижения, полученные в результате использования таких суперкомпьютеров, с лихвой окупят  все усилия и затраты. Поскольку суперкомпьютеры потребляют много энергии, большое внимание в ходе проекта уделяется сокращению энергопотребления при сохранении высокой процессорной мощности, а также вопросам охлаждения систем. "Компьютеры, системы охлаждения и все остальное электрическое оборудование -  источники электромагнитных помех, затрудняющих распознавание крайне слабых космических сигналов, которые будет принимать телескоп, - говорит Боулер. -  Экранирование всех электрических устройств, порождающих электромагнитные помехи, становится еще одной важной задачей проекта SKA. Нужно сделать так, чтобы информация, принимаемая телескопом из глубин космоса, не терялась в радиошумах". 

Ну, а если отвлечься от радиоастрономии, сможет ли телескоп принести пользу в других областях, социальных или технических? Помимо развития вычислений проект SKA наверняка вдохновит на новые исследования целое поколение ученых и инженеров. Телескоп с жизненным циклом в 50 с лишним лет создается, чтобы расширить наши знания о вселенной и стимулировать развитие высоких технологий, имеющих социальное значение. По словам Боулера, запуск телескопа SKA в эксплуатацию вызовет развитие целого ряда сопутствующих технологий, включая высокопроизводительные вычисления с низким энергопотреблением, быстрое автоматическое распознавание человеческих лиц, системы рыночного мониторинга и многое другое. В данный же момент перед телескопом SKA стоят пять важнейших научных задач: 

• Колыбель жизни.  Этот проект нацелен на поиск планет, подобных Земле, вращающихся вокруг других звезд, и на поиск признаков разумной жизни на этих планетах. Проект должен ответить на извечный вопрос о том, существует ли разумная жизнь за пределами Земли. 
• Исследование далекого прошлого. Этот проект направлен на изучение первых черных дыр и звезд. Он поможет ответить на вопрос, что происходило в первые моменты после Большого взрыва, до появления первых звезд и галактик. 
• Происхождение и эволюция космической гравитации. Данный проект посвящен исследованию влияния гравитации на формирование звезд и галактик. Ученые попытаются выяснить, что именно поддерживает нынешний уровень гравитации галактик, звезд и планет. 
• Практические испытания гравитации на примерах пульсаров и черных дыр. В данном случае ученые попытаются проверить общую теорию относительности Эйнштейна и выяснить, можно ли считать ее последним словом в области понимания гравитации. Будет проверяться правильность этой теории в плане оценки черных дыр. Кроме того, исследователи попытаются выяснить, действительно ли космос наполнен фоновыми гравитационными волнами. 
• Эволюция галактик, космология и темная материя. Здесь будут исследоваться процессы рождения и развития галактик. Кроме того, будет предпринята попытка более точного определения темной энергии, наполняющей нашу вселенную. 

Первый этап исследований с помощью телескопа SKA планируется завершить к 2020 году, а второй этап - к 2024 году. 

Уместно напомнить, что 6 июля 2011 года компания Cisco подписала с руководством проекта SKA не обязывающее соглашение о взаимных интересах. В соответствии с этим документом Cisco окажет проекту поддержку в том, что касается применения информационных технологий для передачи данных, обработки сигналов и технологий для ЦОД.