A primeira foto do Black Hole do mundo foi um recurso épico de armazenamento de dados

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A primeira foto do Black Hole do mundo foi um recurso épico de armazenamento de dados

ONa quarta-feira, os astrônomos anunciaram que haviam capturado a primeira imagem do mundo de um buraco negro - e a internet não conseguiu lidar com isso. Não, não estamos falando de meme de Shrek do buraco negro ou opiniões desconexas sobre como essa imagem de um objeto 55 a milhões de anos-luz de distância era "tão embaçada". Estamos falando sobre como a internet literalmente não conseguia lidar com a quantidade de dados coletados pelos oito telescópios nos cinco continentes que compunham o experimento do Telescópio Event Horizon que capturou essa imagem do buraco negro no centro da galáxia Messier 87.

Em vez disso, a enorme quantidade de dados coletados pelas antenas de rádio tinha que ser levada em aviões para os data centers centrais, onde poderiam ser limpos e analisados. Assim, além de ser uma grande conquista da engenhosidade e compreensão humana, que confirmou várias teorias sobre os buracos negros, a imagem do buraco negro M87 também foi uma façanha hercúlea de armazenamento e gerenciamento de dados.

Ao longo de sete dias em abril 2017, o experimento EHT transformou todos os oito telescópios em direção a M87. Sincronizados por relógios atômicos feitos sob medida, todos começaram a coletar os sinais de rádio de entrada do buraco negro distante e registraram os dados em gravadores de dados super-rápidos que haviam sido construídos para essa mesma tarefa.

Não há internet que possa competir com petabytes 5 de dados em um avião ”.

"Nós tivemos 5 petabytes de dados registrados" Dan Marrone, Ph.D., professor associado de astronomia na Universidade do Arizona, especializado em armazenamento de dados para o experimento EHT, disse a repórteres na quarta-feira.

“Isso equivale a mais de meia tonelada de discos rígidos. Cinco petabytes é um lote de dados: é equivalente a anos 5,000 de arquivos MP3. ”

Aqui está o porquê e como esta imagem exigia o equivalente de dados de 1.39 bilhões de cópias de "Old Town Road" por Lil Nas X.

O observatório do ALMA no Chile foi um dos oito telescópios que registraram o buraco negro M87.
O observatório do ALMA no Chile foi um dos oito telescópios que registraram o buraco negro M87.

Oito telescópios sincronizados

O experimento EHT empregou uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa, que usava os oito telescópios de gravação simultâneos para essencialmente transformar a Terra em um único prato giratório de telescópio. Cada um desses telescópios registrou sinais de rádio de entrada brutos como toneladas de dados.

Em outras palavras, é como se oito pessoas tivessem vídeos do mesmo fenômeno distante de diferentes ângulos, e depois reunissem todos os seus vídeos para criar um vídeo realmente claro. Nesse cenário, porém, o objeto estava muito longe e os telescópios estavam muito distantes.

A vantagem dessa longa linha de base entre telescópios é que a rotação da Terra deu aos cientistas tomadas do buraco negro a partir de oito ângulos simultâneos.

Limpando os dados

Uma vez que todas as libras 1,000 de discos rígidos foram preenchidas com esses petabytes 5 de dados brutos, eles foram carregados em aviões e levados para dois “correlacionadores” centralizados, localizados em Massachusetts e na Alemanha.

"A maneira mais rápida de fazer isso não é através da internet, é realmente colocá-los em aviões", disse Marrone. "Não há internet que possa competir com petabytes 5 de dados em um avião."

Adicionando a este desafio, os cientistas tiveram que esperar até o verão para enviar os discos rígidos do Telescópio do Polo Sul, como as imagens foram capturadas durante o inverno da Antártida.

Os correlatores começaram então o trabalho de sincronizar todos os dados dos telescópios uns com os outros. Isso significa que os supercomputadores pegaram todos os dados observacionais brutos coletados pelos telescópios e usaram a informação do relógio atômico para alinhá-los uns com os outros, criando um registro sem emenda da frente de onda da luz do buraco negro quando chegou à Terra.

Trocando Ferramentas Com O Vale Do Silício

Chi-Kwan Chan, Ph.D., um astrofísico computacional da Universidade do Arizona que lidou com computação para o projeto de imagens M87, conta Reverter Depois que os correlatores limparam os dados, a tarefa ficou muito mais granular.

"Depois desse passo, as pessoas geralmente usam uma estação de trabalho e fazem cálculos sobre elas", diz ele. “Mas a contribuição que fiz foi trazer a tecnologia de computação em nuvem para a colaboração, para que pudéssemos lançar muitas máquinas virtuais poderosas na nuvem para fazer a análise de dados e acelerá-la”.

Chan e sua equipe desenvolveram este software, o que ajudou a equipe da EHT a limpar os dados ainda mais para criar a imagem final composta, que é de apenas algumas centenas de kilobytes. Ele está esperançoso de que a indústria de tecnologia será capaz de usar este software para arquitetura de rede no futuro.

"Nesse sentido, também estamos dando a volta à sociedade", diz ele.

Notavelmente, os computadores da Universidade do Arizona que Chan e sua equipe usaram para executar simulações de buraco negro são baseados em unidades de processamento gráfico, que são computacionalmente muito poderosas. Estas são as mesmas placas gráficas que estão sob demanda extremamente alta à medida que se tornaram populares entre os mineiros de criptomoedas. Então, assim como o projeto do buraco negro criou um software que persistirá para os outros usarem, ele também recebeu sugestões de um campo muito diferente da ciência da computação, tudo em nome da descoberta.

Ironicamente, a equipe de Chan usou essas poderosas GPUs para simular tantos buracos negros antes da observação do M87, eles já sabiam o que esperar do verdadeiro buraco negro.

"Criamos uma enorme biblioteca de imagens de buracos negros", diz ele. "Porque vimos muitos deles e vimos muitas possibilidades, não ficamos surpresos quando vimos o verdadeiro".



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