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.