Achter elk modern verhaal van kosmologische ontdekking staat de supercomputer die het mogelijk heeft gemaakt. Dat was het geval met de aankondiging gisteren van het Planck-missieteam van de European Space Agencies, dat de leeftijdsschatting voor het universum verhoogde tot 13,82 miljard jaar en de parameters aanpaste voor de hoeveelheden donkere materie, donkere energie en gewone oude baryonische materie in het universum.
Planck bouwde voort op ons begrip van het vroege heelal door ons het meest gedetailleerde beeld tot nu toe te geven van de kosmische microgolfachtergrond (CMB), het 'fossiele relikwie' van de oerknal dat voor het eerst werd ontdekt door Penzias & Wilson in 1965. Planck's ontdekkingen bouwden voort op de CMB kaart van het heelal waargenomen door de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) en dient om de oerknaltheorie van de kosmologie verder te valideren.
Maar het bestuderen van de kleine fluctuaties in de zwakke kosmische microgolfachtergrond is niet eenvoudig, en dat is waar Hopper binnenkomt. Vanaf het L2 Lagrange-uitkijkpunt voorbij de Maan van de aarde, observeren de 72 ingebouwde detectoren van Planck de lucht op 9 afzonderlijke frequenties, waardoor een volledige scan van de lucht elke zes maanden. Deze eerste publicatie van gegevens is het hoogtepunt van 15 maanden aan waarnemingen die bijna een biljoen totale monsters vertegenwoordigen. Planck registreert gemiddeld 10.000 monsters per seconde en scant elk punt in de lucht ongeveer 1.000 keer.
Dat is een uitdaging om te analyseren, zelfs voor een supercomputer. Hopper is een Cray XE6-supercomputer in het National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) van het Department of Energy van het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië. De supercomputer is vernoemd naar computerwetenschapper en pionier Grace Hopper en heeft maar liefst 217 terabyte aan geheugen over 153.216 computerkernen met een topprestatie van 1,28 petaflops per seconde. Hopper plaatste nummer vijf op een lijst van november 2010 van 's werelds beste supercomputers. (De Tianhe-1A-supercomputer in het National Supercomputing Center in Tianjin China was nummer één met een piekprestatie van 4,7 petaflops per seconde).
Een van de grootste uitdagingen voor het team dat door de stroom van CMB-gegevens die door Planck zijn gegenereerd, doorziet, was het wegfilteren van de “ruis” en de bias van de detectoren zelf.
"Het is meer dan alleen bugs op een voorruit die we willen verwijderen om het licht te zien, maar een storm van bugs om ons heen in elke richting", zegt Charles Lawrence, projectwetenschapper van Planck. Om dit te ondervangen, voert Hopper simulaties uit van hoe de lucht onder verschillende omstandigheden naar Planck zou lijken en vergelijkt deze simulaties met waarnemingen om gegevens te plagen.
"Door op te schalen naar tienduizenden processors, hebben we de tijd die nodig is om deze berekeningen uit te voeren teruggebracht van een onmogelijke 1000 jaar tot een paar weken", aldus Berkeley-lab en Planck-wetenschapper Ted Kisner.
Maar de Planck-missie is niet de enige data waar Hopper bij betrokken is. Hopper en NERSC waren ook betrokken bij de ontdekking van vorig jaar van de laatste neutrino-menghoek. Hopper is momenteel ook betrokken bij het bestuderen van golf-plasma-interacties, fusieplasma's en meer. U kunt de projecten zien die NERSC-computers momenteel op hun site moeten uitvoeren, samen met de CPU-kernuren die in realtime worden gebruikt. Misschien zou een toekomstige afstammeling van Hopper Deep Thought of kunnen geven Hitchhiker’s Guide to the Galaxy roemconcurrentie bij het oplossen van het antwoord op het leven, het universum en alles.
Ook een dikke proficiat aan de onderzoekers van Planck en NERSC. Gisteren was een geweldige dag om kosmoloog te worden. Misschien zullen mensen het veld tenminste niet blijven verwarren met cosmetologie... geloof ons, je wilt geen kosmoloog die je haar stylt!
