智利高原將建超級計算機為大型望遠鏡鋪路

海拔5000米的智利查南托高原上，將建成專門處理ALMA射電望遠鏡陣列數據的超級望遠鏡。

　　每秒運行17千兆次、2000萬個焊點、海拔5000米、花費48個月進行組裝。

　　這些只是一臺超級計算機所擁有的巨大數字中的一部分。這臺超級計算機即將在智利偏遠的高原上建成，建成后將負責運行世界上最復雜的地面望遠鏡之一。作為挑戰之一，工程師們必須克服站點惡劣的環境和低氧空氣，來建立阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)相關器。該相關器可以集合望遠鏡幾十個天線捕捉到的深太空信號。“技術難題實在太多了，但是我們的隊伍都克服了。”美國國家射電天文臺(NRAO)北美ALMA項目指揮Mark McKinnon在一項聲明中說。

　　ALMA目前已經在試運行，并將在3月完全建成。它將利用66架天線的巨型陣列來收集深太空中的電磁信號。為了生成更有價值的影像和信息，天文學家必須先使用一臺超級計算機——也就是相關器——來處理信號并將陣列當做一個單獨的望遠鏡使用。然而，法國波爾多大學天體物理學實驗室的相關器子系統負責人Alain Baudry表示，在海拔5000米、氧氣濃度只有海平面一半的高原處理2016對天線并不簡單。這是因為，稀薄的空氣使得冷卻部件變得困難，數據存儲驅動器也不能穩定地工作。

　　為解決這些問題，相關器的工程師將電阻器、電容器和其他部件的設計及配置最佳化，以此減少能量損耗，緩解空氣冷卻的難度。無盤相關器收集到的數據被傳遞到海拔2900米處的一個ALMA支持設備中，“并儲藏在一個特殊的數據盤中。”Baudry說。最終，數據的備份會被輸送到位于美國、歐洲和亞洲的ALMA子系統中。

　　基于其偏遠的地理位置，工程師們將相關器的組裝分成了四步，第一步就是2008年將機器的第一部分運至智利。“這四步中，每一步都會在智利進行2個月的組裝和試運行。”NRAO的Richard Lacasse說。他負責相關器的裝配，并于上月底完成了工作。

　　這是一項野心勃勃的計劃。“我們總共需要將近3000個復雜的電路芯片。”Baudry提到，“而且很多芯片都需要大量電子元件。”例如，我們需要32768個定制芯片來執行乘法運算。另外，工程師還必須囤積不少零件來保持相關器約20至30年的壽命。

　　該相關器會成為其他超級計算機的模板嗎?Baudry說，可能不會，因為這臺機器是專門根據ALMA的需要制作的。他說，但這臺計算機的部件“為消散熱量所提供的方法和預防措施，可能會對將來通用超級計算機的設計者有用”。