De presentatie van het Gemini bord aan minister Van Engelshoven door Gijs Schoonderbeek (Instrument engineer bij ASTRON) en Paula Fusiara (Mechanisch ontwerper bij ASTRON). Credit: ASTRON
ASTRON, het Nederlands instituut voor radioastronomie, heeft het hart ontwikkeld van de nieuwe supercomputer voor de Square Kilometre Array (SKA), de toekomstige grootste en meest gevoelige radiotelescoop ter wereld. Op 4 juni presenteert ASTRON dit hart, het computerbord genaamd Gemini, aan Ingrid van Engelshoven, de minister van Onderwijs Cultuur en Wetenschap, tijdens een kennismakingsbezoek in Dwingeloo.
De Square Kilometre Array (SKA) is een nieuwe radiotelescoop die door een internationale samenwerking wordt gebouwd in West-Australië en Zuid-Afrika. In West-Australië zal de telescoop bestaan uit 130.000 kleine antennes, verdeeld over 512 antennevelden. Het ontwerp is gebaseerd op ASTRON’s Low Frequency Array (LOFAR) in Drenthe. Met al die antennes gaat SKA enorme hoeveelheden data genereren: één petabit per seconde – meer dan drie keer het wereldwijde internetverkeer in 2018.
ASTRON ontwikkelt samen met het Australische onderzoeksinstituut CSIRO het hart van de supercomputer, het computerbord Gemini, dat alle data in West-Australië gaat verwerken. Dankzij Gemini wordt het nu mogelijk om de duizenden antennes te combineren tot een grote telescoop, wat cruciaal is voor het astronomisch onderzoek van SKA. “Het is prachtig dat alle SKA data in Australië straks door Nederlandse technologie bewerkt zal worden. ASTRON speelt een hoofdrol op het wereldtoneel van de radiosterrenkunde. Daar mogen we heel trots op zijn”, laat minister Van Engelshoven weten.
Enorme hoeveelheden data
Gemini is een computerbord waarop de nieuwste processor van het bedrijf Xilinx Inc. is bevestigd, ook wel een Field Programmable Gate Array (FPGA) genoemd. Hiermee kan het enorme hoeveelheden gegevens onafgebroken verwerken. Om alle datastromen van SKA in Australië te verwerken en combineren, wordt uiteindelijk een supercomputer gemaakt met in totaal 288 Gemini-borden. “Na combinatie per antenneveld moet de supercomputer in totaal 5,8 Terabit per seconde aan data verwerken. Daarom zijn die borden met efficiënte processoren noodzakelijk”, legt ASTRON-ingenieur Gijs Schoonderbeek uit. “Ter vergelijking: de Amsterdam Internet Exchange, het grootste internetknooppunt van Nederland, heeft een gemiddelde datastroom aan de ingang van 3,4 Terabit per seconde.”
Het Gemini bord. Credit: ASTRON
Waterkoeling
Voor Gemini is veel energie nodig die omgezet wordt in warmte. Om de processor optimaal te kunnen koelen heeft ASTRON een speciaal waterblok ontwikkeld. “Het water voert de warmte van de processor direct af naar een koele plaats diep onder de grond van de Australische woestijn”, vertelt Schoonderbeek. “Op deze manier koelen we de processor beter dan met traditionele luchtkoeling. Een bijkomend voordeel is dat het energiegebruik lager is als de processor koeler is.”
Grote productie
Voor de productie van de 288 Gemini-borden werkt ASTRON nauw samen met het bedrijf Neways Electronics in Leeuwarden. “Dankzij deze samenwerking maken we een ontwerp dat ondanks de complexiteit in grote aantallen kan worden geproduceerd”, zegt Schoonderbeek. “Het programmeren van de specialistische processor doen we in samenwerking met CSIRO en de Auckland University of Technology in Nieuw-Zeeland.” Bron: ASTRON.
