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建地面无线望远镜!探秘ALMA专用超算机

从国外资料了解,富士通与日本国家天文台(简称NAOJ) 共同宣布合作开发出ACA Correlator超级计算机,并为位于智利上空5000米处的ALMA无线电望远镜提供运作支持。

富士通与日国家天文台为ALMA运营超算机

天文无线电望远镜

据悉,ACA Correlator超级计算机由35台富士通PRIMERGY工业标准服务器和专业计算组件构成,对望远镜的每秒5,120亿个无线信号进行实时处理,每秒可以进行120亿万次计算。特别是在5,000米高空,遇到0.5帕大气压强的极端环境中仍能保持平稳运行。

富士通与日国家天文台为ALMA运营超算机

ALMA阵列运营处(AOS)技术楼

该望远镜是世界上分辨率最高的天文无线电望远镜。该设施包括66个设置在一个直径为18.5公里阵列范围内,相当于山手线铁路到东京市中央的跨度,并通过处理毫米/亚毫米波大小的信号,在一个直径为18.5公里的抛物面天线范围内产生的相同的分辨率无线电波图像。

富士通与日国家天文台为ALMA运营超算机

专属超算机

NAOJ和富士通集团合作开发的ACA阵列(“阿塔卡马”紧凑型阵列),它可以通过专用的超级计算机进行高灵敏度的数据观测。该系统由35台PRIMERGY x86服务器以及富士通专门开发的计算单元组成。随着ACA不断深入,利用超级计算机能够处理从遥远的天体发出极其弱的无线电波信号,通过分割和处理大约500,000频率并输出的格式中的数据行进分析。

探秘ALMA专用超级计算机

作为历史上最复杂的地面望远镜的一部分,ALMA阵列专属超算拥有1.34亿个处理器,并行计算速率达到1.7亿亿次/秒,ALMA专属超级计算机由66个“大锅盖”天线组成,超算的1.34亿个处理器持续比较、组合ALMA阵列接收到的微弱天体信号。

富士通与日国家天文台为ALMA运营超算机

ALMA专属超级计算机全貌

这部超算专为ALMA工作,但其每秒运算量与全球最快的通用型超算不相上下。当今全球超级计算机的TOP 500榜上,最快泰坦(Titan)高性能浮点能力为每秒1.759亿亿次,但由于ALMA专用超算非通用型的不能参与TOP 500榜。

超算的但原始设计,以及它的建造、安装,都由ALMA项目北美首席合作伙伴、美国国家射电天文台(NRAO)牵头并负责。超算项目资金由美国国家科学基金会(NSF)和ESO提供。

富士通与日国家天文台为ALMA运营超算机

超算技师正在检测设备

作为ALMA项目的欧洲成员,ESO也提供了超算的部分关键设备,法国波尔多大学为ESO设计并制造了一套由550块线路板组成的数字滤波系统。通过该系统,ALMA接收射电波的分频精细度提高32倍。

另一项挑战是极端的地理环境。超算将安装在ALMA阵列运营处(AOS)技术楼,海拔高达5000米,要对设备降温需要2倍的空气流量,因此要求140千瓦的电量。因为空气稀薄,旋转磁盘阵列也不能用,因为读写磁头没有足够的空气垫浮在高速旋转的磁盘上,另外超算必须有能抵消地震导致的振动的设计。

富士通与日国家天文台为ALMA运营超算机

ALMA专用超算的机柜

从资料了解,ALMA专用超算是ALMA复合体的两部超级计算机系统之一。ALMA总共66架天线由50架主天线及16架附加的天线(称为阿塔卡玛紧凑天线阵列,ACA)组成。ACA由日本国家天文台(NAOJ)提供,它配有专属的超级计算机,已由富士通制造、NAOJ交付,为ACA提供独立的交换服务。

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