La toute première photo au monde avec un trou noir était un exploit épique du stockage de données

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La toute première photo au monde avec un trou noir était un exploit épique du stockage de données

OMercredi, les astronomes ont annoncé qu'ils avaient capturé la première image d'un trou noir au monde - et qu'Internet ne pouvait pas le gérer. Non, nous ne parlons pas de trou noir memes de Shrek ou des articles d’opinion sournois sur la façon dont cette image d’un objet située à des millions d’années de lumière de 55 était «tellement floue». Nous parlons de la façon dont Internet au sens propre ne pouvait pas gérer la quantité de données collectées par les huit télescopes des cinq continents qui composent l'expérience Event Horizon Telescope, qui capturait cette image du trou noir situé au centre de la galaxie Messier 87.

Au lieu de cela, la grande quantité de données collectées par les antennes radio a dû être transportée par avion dans des centres de données centraux où elle pouvait être nettoyée et analysée. Ainsi, en plus d’être une réalisation massive d’ingéniosité et de compréhension, confirmant plusieurs théories sur les trous noirs, l’image de trou noir M87 était également un exploit herculéen de stockage et de gestion de données.

Au cours des sept jours d’avril 2017, l’expérience EHT a orienté les huit télescopes vers M87. Synchronisés par des horloges atomiques personnalisées, ils ont tous commencé à collecter les signaux radio entrants provenant du trou noir distant et à enregistrer les données sur des enregistreurs de données ultrarapides conçus pour cette tâche.

Il n’ya pas d’Internet qui puisse rivaliser avec des pétaoctets de données 5 dans un avion. ”

«Nous avons enregistré des pétaoctets de données 5», Dan Marrone, Ph.D., professeur agrégé d'astronomie à l'Université de l'Arizona, spécialisé dans le stockage de données pour l'expérience EHT, a déclaré aux journalistes mercredi.

«Cela représente plus d’une demi-tonne de disques durs. Cinq pétaoctets est un lot de données: cela équivaut aux années 5,000 de fichiers MP3. ”

Voici pourquoi et comment cette seule photo a nécessité l'équivalent en données 1.39 d'un milliard de copies de «Old Town Road» de Lil Nas X.

L’observatoire ALMA au Chili est l’un des huit télescopes à imager le trou noir M87.
L’observatoire ALMA au Chili est l’un des huit télescopes à imager le trou noir M87.

Huit télescopes synchronisés

L'expérience EHT a utilisé une technique appelée interférométrie à très longue base, qui utilisait les huit télescopes à enregistrement simultané pour transformer essentiellement la Terre en une seule antenne parabolique en rotation. Chacun de ces télescopes a enregistré des signaux radio entrants bruts sous forme de tonnes de données.

En d'autres termes, c'est comme si huit personnes prenaient des vidéos du même phénomène lointain sous différents angles, puis assemblaient toutes leurs vidéos pour en faire une vidéo vraiment claire. Dans ce scénario, l'objet était vraiment très loin et les télescopes très éloignés.

L'avantage de cette longue ligne de base entre les télescopes est que la rotation de la Terre donne aux scientifiques des photos du trou noir sous huit angles simultanés.

Nettoyage des données

Une fois que tous les livres 1,000 de disques durs ont été remplis avec ces pétaoctets de données brutes 5, ils ont été chargés dans des avions et acheminés vers deux «corrélateurs» centralisés, situés dans le Massachusetts et en Allemagne.

"Le moyen le plus rapide de le faire ne se fait pas par Internet, mais bien de les embarquer dans des avions", a déclaré Marrone. "Il n'y a pas d'internet qui puisse rivaliser avec des pétaoctets de données 5 dans un avion."

En plus de ce défi, les scientifiques ont dû attendre l'été pour envoyer les disques durs du télescope du pôle Sud, car les images ont été capturées pendant l'hiver antarctique.

Les corrélateurs ont ensuite commencé à synchroniser toutes les données des télescopes. Cela signifie que les supercalculateurs ont pris toutes les données d'observation brutes recueillies par les télescopes et ont utilisé les informations d'horloge atomique pour les aligner les unes avec les autres, créant ainsi un enregistrement continu du front d'onde de lumière du trou noir alors qu'il atteignait la Terre.

Échange d'outils avec la Silicon Valley

Chi-Kwan Chan, Ph.D., astrophysicien en calcul à l’Université de l’Arizona qui s’est occupé du calcul pour le projet d’imagerie M87, raconte Inverse qu'une fois que les corrélateurs ont nettoyé les données, la tâche est devenue beaucoup plus granulaire.

«Après cette étape, les gens utilisent généralement un poste de travail et effectuent les calculs,» dit-il. «Mais ma contribution a été d'intégrer la technologie de cloud computing à la collaboration afin de pouvoir lancer de nombreuses machines virtuelles puissantes dans le cloud pour analyser les données et les accélérer.»

Chan et son équipe ont développé ce logiciel, qui a aidé l'équipe d'ESH à nettoyer les données encore plus loin pour créer l'image composite finale, qui ne représente que quelques centaines de kilo-octets. Il espère que l'industrie de la technologie pourra utiliser ce logiciel pour l'architecture de réseau à l'avenir.

«Dans ce sens, nous redonnons aussi à la société», dit-il.

Notamment, les ordinateurs de l'Université de l'Arizona que Chan et son équipe ont utilisés pour exécuter des simulations de trous noirs sont basés sur des unités de traitement graphique, qui sont très puissantes en calcul. Ce sont les mêmes cartes graphiques qui ont fait l’objet d’une demande extrêmement forte car elles sont devenues populaires parmi les mineurs de crypto-monnaie. Ainsi, tout comme le projet de trou noir a créé un logiciel qui restera inchangé, il a également été inspiré par un domaine très différent de la science informatique, le tout au nom de la découverte.

Ironiquement, l'équipe de Chan a utilisé ces puissants GPU pour simuler autant de trous noirs avant l'observation de M87 qu'ils savaient déjà à quoi s'attendre du vrai trou noir.

«Nous avons créé une immense bibliothèque d'images de trous noirs», dit-il. «Parce que nous en avons vu beaucoup et que nous avons vu beaucoup de possibilités, nous n’avons pas été surpris de voir le vrai.»



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