Zonnetelescoop in simultaan-sessie met 365 computers - Astronomie.nl
Zonnetelescoop in simultaan-sessie met 365 computers
De Dutch Open Telescope (DOT), een telescoop op La Palma die speciaal gebouwd is om de zon waar te nemen, krijgt volgend jaar een elektronisch file-probleem. Door een verbeterde opnametechniek kunnen z'n computers de dagelijkse 450 Gigabyte aan data niet meer aan die bewerkt moeten worden om ultra-scherpe beelden van de zon te verkrijgen.
De oplossing zal moeten komen van 'parallellisering' van het rekenproces: een netwerk van computers die simultaan de data verwerken. Een proef met parallelle data-verwerking zal op 9 juli 2001 plaatsvinden. Dan bouwt de UULug (de Utrecht University Linux users group) ter gelegenheid van het Lustrum van de Universiteit Utrecht het Clustrum project.
Het Clustrum project behelst de bouw van een groot parallel Beowulf cluster, met de bestaande infrastructuur van de Universiteit Utrecht . Het streven is om 365 standaard PC's aan elkaar te hangen, een computer voor elk jaar dat de universiteit bestaat. Het geheel zal op Linux draaien. Voor sommige taken kan dit cluster een rekenkracht bereiken, vergelijkbaar met een miljoenen guldens kostende supercomputer. Op dit cluster zullen verschillende applicaties gedraaid worden die bij het wetenschappelijke onderzoek op de Universiteit Utrecht gebruikt worden of die daarvoor in ontwikkeling zijn.
De toepassing voor de DOT betreft 'spikkel-reconstructie', een zeer rekenintensieve methode om haarscherpe beelden van de zon te verkrijgen. Een enkele opname van de zon met een telescoop haalt slechts zeer kort en niet op alle plaatsen in het beeldveld tegelijk de theoretisch maximale beeldscherpte (resolutie), omdat turbulentie in de atmosfeer boven de telescoop voor grillige vervorming van het beeld zorgt.
Door elektronische rekentechnieken is het mogelijk toch continu beelden met een maximale resolutie te verkrijgen. Aangezien ieder stuk van het beeldveld zijn licht langs een ander pad door de aardse atmosfeer krijgt, moeten voor ieder stuk de correcties telkens opnieuw worden berekend. Een scherp beeld kan worden gemaakt door het blikveld van de telescoop elektronisch op te delen in een paar honderd overlappende deelgebiedjes, en de belichtingstijd van een opname fysiek op te splitsen in een 'burst' van honderd opnamen met slechts 0,01 seconde belichtingstijd, uitgespreid over ongeveer 10 seconden. De korte belichtingstijd zorgt voor het 'bevriezen' van de door de aardatmosfeer veroorzaakte beeldbeweging. Per deelgebiedje heeft men dus 100 datapakketjes, en per opname tienduizenden pakketjes data.
Bij de maximale resolutie kan de DOT nog details op de zon waarnemen met een diameter van 150 kilometer. Om fysische redenen kunnnen structuren op de zon met zulke afmetingen niet sneller veranderen dan op een tijdschaal van ongeveer 20 seconden.
Men weet dus dat de pakketjes data allemaal betrekking hebben op hetzelfde 'stilstaande' beeld. Daarom is uit de verschillen tussen de datapakketjes de verstorende invloed van de atmosfeer te berekenen, die vervolgens elektronisch kan worden weggefilterd. Daarna worden de overlappende stukken gecorrigeerd beeld als een legpuzzel aan elkaar gezet. Zo wordt de detail-structuur van het gloeiend hete, turbulente gas aan het zonsoppervlak gereconstrueerd.
De DOT is momenteel de scherpst ziende zonne-telescoop ter wereld, maar z'n computers moeten 3 dagen continu rekenen om 1 uur bewegend beeld van de zon te reconstueren, en die verhouding zal nog verslechteren als volgend jaar het verbeterde spikkel-registratiesysteem operationeel wordt. Rob Hammerschlag, bouwer van de DOT: 'Het is een wensdroom om die reconstructie ooit real time te kunnen doen. Maar voorlopig gaan we op zoek naar financiering om het proces met behulp van parallel rekenen te versnellen.'
Student Alfred de Wijn (A.G.deWijn@phys.uu.nl) van de Utrechtse Linux user groep begint momenteel aan een afstudeeronderzoek (sterrenkunde en computationele natuurkunde ) waarin hij dat zal proberen te verwezenlijken, en in feite loopt hij met dit "Clustrum"-project daar al op vooruit.
Meer info over de DOT of bij r.h.hammerschlag@astro.uu.nl
Rond het Clustrum wordt een aantal lezingen georganiseerd. In deze lezingen zal dieper ingegaan worden op het project, de applicaties en de technieken achter Clustrum.
Het centrale deel van het Clustrum bevindt zich in het 'Instituut voor Aardwetenschappen', aan de Budapestlaan 4 op universiteitscentrum 'De Uithof' in Utrecht. Clustrum zal te bezichtigen zijn in de 'Onderwijshal' op de eerste verdieping.