Πίσω από κάθε σύγχρονη ιστορία κοσμολογικής ανακάλυψης βρίσκεται ο υπερυπολογιστής που το κατέστησε δυνατό. Αυτό συνέβη με την ανακοίνωση χθες από την ομάδα αποστολής Planck των Ευρωπαϊκών Διαστημικών Υπηρεσιών, η οποία αύξησε την εκτίμηση ηλικίας για το σύμπαν στα 13,82 δισεκατομμύρια χρόνια και τροποποίησε τις παραμέτρους για τις ποσότητες σκοτεινής ύλης, σκοτεινής ενέργειας και απλής παλαιονυαρικής ύλης στο σύμπαν.
Το Planck βασίστηκε στην κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος παρέχοντας μας την πιο λεπτομερή εικόνα του κοσμικού φόντου μικροκυμάτων (CMB), το «απολιθωμένο λείψανο» του Big Bang που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από την Penzias & Wilson το 1965. Οι ανακαλύψεις του Planck βασίστηκαν στο CMB χάρτης του σύμπαντος που παρατηρείται από τον Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) και χρησιμεύει για την περαιτέρω επικύρωση της θεωρίας της κοσμολογίας του Big Bang.
Αλλά η μελέτη των μικροσκοπικών διακυμάνσεων στο εξασθενημένο κοσμικό φούρνο μικροκυμάτων δεν είναι εύκολη και εκεί έρχεται το Hopper. Από το σημείο L2 Lagrange, πέρα από το φεγγάρι της Γης, οι 72 ενσωματωμένοι ανιχνευτές του Planck παρατηρούν τον ουρανό σε 9 ξεχωριστές συχνότητες, ολοκληρώνοντας μια πλήρη σάρωση τον ουρανό κάθε έξι μήνες. Αυτή η πρώτη κυκλοφορία δεδομένων είναι το αποκορύφωμα παρατηρήσεων αξίας 15 μηνών που αντιπροσωπεύουν σχεδόν ένα τρισεκατομμύριο συνολικά δείγματα. Ο Planck καταγράφει κατά μέσο όρο 10.000 δείγματα κάθε δευτερόλεπτο και σαρώνει κάθε σημείο στον ουρανό περίπου 1.000 φορές.
Αυτή είναι μια πρόκληση για ανάλυση, ακόμη και για έναν υπερυπολογιστή. Ο Hopper είναι ένας υπερυπολογιστής Cray XE6 που εδρεύει στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Υπολογιστικής Έρευνας του Τμήματος Ενέργειας (NERSC) στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley στην Καλιφόρνια. Ονομάστηκε από τον επιστήμονα υπολογιστών και την πρωτοπόρο Grace Hopper, ο υπερυπολογιστής έχει μια επιβλητική μνήμη 217 terabytes σε 153.216 πυρήνες υπολογιστών με μέγιστη απόδοση 1,28 petaflops το δευτερόλεπτο. Ο Χόπερ τοποθετούσε τον νούμερο πέντε σε μια λίστα με τους κορυφαίους υπερυπολογιστές του κόσμου τον Νοέμβριο του 2010. (Ο υπερυπολογιστής Tianhe-1A στο Εθνικό Κέντρο Υπερυπολογιστών στην Τιαντζίν της Κίνας ήταν ο πρώτος με κορυφαία απόδοση 4,7 petaflops ανά δευτερόλεπτο).
Μία από τις κύριες προκλήσεις για την ομάδα που διέρχεται από την πλημμύρα των δεδομένων CMB που δημιουργεί η Planck ήταν να φιλτράρει τον «θόρυβο» και την προκατάληψη από τους ίδιους τους ανιχνευτές.
«Είναι κάτι περισσότερο από απλά σφάλματα σε ένα παρμπρίζ που θέλουμε να αφαιρέσουμε για να δούμε το φως, αλλά μια καταιγίδα σφαλμάτων γύρω μας προς κάθε κατεύθυνση», δήλωσε ο επιστήμονας του έργου Planck, Charles Lawrence. Για να ξεπεραστεί αυτό, ο Hopper εκτελεί προσομοιώσεις για το πώς θα φαινόταν ο ουρανός στο Planck υπό διαφορετικές συνθήκες και συγκρίνει αυτές τις προσομοιώσεις με τις παρατηρήσεις για να πειράξει τα δεδομένα.
«Με κλιμάκωση σε δεκάδες χιλιάδες επεξεργαστές, μειώσαμε το χρόνο που απαιτείται για την εκτέλεση αυτών των υπολογισμών από ένα αδύνατο 1.000 χρόνια σε μερικές εβδομάδες», δήλωσε ο εργαστήριο του Μπέρκλεϋ και ο επιστήμονας του Planck Ted Kisner.
Αλλά η αποστολή Planck δεν είναι τα μόνα δεδομένα με τα οποία εμπλέκεται ο Χόπερ. Οι Hopper και NERSC συμμετείχαν επίσης στην ανακάλυψη της τελικής γωνίας ανάμειξης νετρίνων πέρυσι. Ο Hopper ασχολείται επίσης με τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων κυμάτων-πλάσματος, πλασματικών συντήξεων και άλλων Μπορείτε να δείτε τα έργα με τα οποία είναι επιφορτισμένοι οι υπολογιστές NERSC στον ιστότοπό τους μαζί με τις ώρες πυρήνα της CPU που χρησιμοποιούνται σε πραγματικό χρόνο. Ίσως ένας μελλοντικός απόγονος του Χόπερ θα μπορούσε να δώσει τη βαθιά σκέψη Οδηγός Hitchhiker για τον Γαλαξία διαγωνισμός φήμης για την επίλυση της απάντησης στη ζωή, το σύμπαν και τα πάντα.
Επίσης, ένα μεγάλο συγχαρητήριο στους ερευνητές του Planck και του NERSC. Χθες ήταν μια υπέροχη μέρα για να είμαι κοσμολόγος. Τουλάχιστον, ίσως οι λαοί δεν θα συνεχίσουν να συγχέουν το πεδίο με κοσμετολογία… Εμπιστευτείτε μας, δεν θέλετε κοσμολόγο να διαμορφώνει τα μαλλιά σας!
