الخلاصة
- إنفيديا تعلن أن أداة xBeam عالجت 10 تيرابايت من بيانات تلسكوب أفق الحدث في 70 ثانية
- الأداة تعمل على 64 وحدة معالجة رسومية، مقابل 8.89 ساعة على معالج x86 مرجعي
- تسريع الربط بين التلسكوبات يختصر زمن تحويل التسجيلات الخام إلى صور للثقوب السوداء
خبر:
معالجة 10 تيرابايت من تسجيلات التلسكوبات الراديوية خلال 70 ثانية، هو ما أعلنته إنفيديا عن أداتها cuPhoton.xBeam العاملة على وحدات المعالجة الرسومية. وبحسب الشركة، جرى الاختبار على نظام Vera Rubin NVL72 بـ64 وحدة معالجة رسومية، بسرعة تفوق نحو 460 مرة الأساس المرجعي على معالج x86 الذي استغرق 31992 ثانية.
تفصيل:
- الأرقام: بحسب إنفيديا، استغرقت المعالجة على وحدات المعالجة الرسومية 70 ثانية مقابل 31992 ثانية على الأساس المرجعي لمعالج x86، أي 8.89 ساعة، بفارق سرعة يقارب 460 مرة. وجرى التشغيل باستخدام تقنية GPUDirect Storage في وضع التوافقية.
- الشراكة: أفادت إنفيديا بأن فريق cuPhoton يعمل مع مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد هايستاك التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، لتسريع استيعاب البيانات وعملية الربط بين إشارات التلسكوبات عبر أداة xBeam.
- حجم التحدي: وفق المادة التقنية، يسجل تلسكوب أفق الحدث إشارات راديوية في استقطابين بمعدل يصل إلى 64 غيغابت في الثانية لكل تلسكوب، ما ينتج بيتابايتات من البيانات. وتُربط الإشارات بين أزواج التلسكوبات لإنتاج ما يُعرف بالرؤى، التي تمثل مركبات فورييه لسطوع السماء.
- الشبكة: يربط تلسكوب أفق الحدث 13 محطة رصد راديوي موزعة على مواقع تشمل هاواي وتشيلي وإسبانيا والمكسيك والقطب الجنوبي، عبر تقنية قياس التداخل ذات خطوط الأساس الطويلة جداً، حيث تُزامَن التسجيلات وتُدمج لإعادة بناء الصور.
- حجم الهدف: تشير المادة إلى أن صعوبة تصوير الثقوب السوداء تعود إلى بعدها وصغر حجمها الظاهري؛ فالحلقة المرصودة حول M87* لا يتجاوز اتساعها 42 ميكرو ثانية قوسية. والثقب الأسود نفسه لا يصدر ضوءاً، وما تلتقطه التلسكوبات هو إشعاع الغاز شديد الحرارة الدائر خارج أفق الحدث.
- آلية العمل: ينفذ xBeam خمس مراحل: قراءة أطر VDIF وفهرستها، ثم تصحيح التأخير الزمني ودوران الطور الناتج عن حركة الأرض، ثم التقسيم الترددي عبر تحويل فورييه السريع، ثم الضرب التبادلي والتراكم بين أزواج المحطات، وأخيراً كتابة الرؤى بصيغة SWIN أو xbeam-v1.
- حدود الأداة: أوضحت إنفيديا أن xBeam لا يحسب التأخيرات من مواقع المحطات بل يعتمد التأخيرات المحددة في ملف المهمة، ولا يتتبع مسارات الضوء حول الثقب الأسود. كما لا تتضمن cuPhoton حالياً مرحلة بناء النموذج الغازي ثلاثي الأبعاد.
- المرجع والمعايرة: يُستخدم المرتبط DiFX العامل على المعالجات المركزية مرجعاً للتحقق من نتائج xBeam، فيما تتولى أدوات مثل HOPS وrPICARD وeht-imaging مراحل المعايرة وإعادة بناء الصور لاحقاً، وهي مراحل خارج نطاق هذه الأداة.
- الجيل المقبل: يسعى الجيل التالي من تلسكوب أفق الحدث إلى إضافة مواقع رصد جديدة لتحسين جودة الصور وتتبع التغيرات حول الثقوب السوداء زمنياً. ويهدف مشروع Black Hole Explorer المقترح إلى قياس حلقة الفوتون، التي يمكن أن تقيّد تقديرات كتلة الثقب الأسود ودورانه وزاوية رصده.
خلفية:
إعادة بناء صور الثقوب السوداء مسألة عكسية: لا توجد عدسة تشكّل الصورة مباشرة، بل يجمع المصفوف عينات متفرقة على مسارات إهليلجية ترسمها دورة الأرض، ثم تركّب الخوارزميات الصورة منها.
بين السطور:
الاختناق المعلن هنا حسابي لا رصدي: مع 64 غيغابت في الثانية لكل تلسكوب وبيتابايتات من التسجيلات، يصبح زمن الربط بين المحطات عائقاً أمام خطط توسيع الشبكة. ويرى الطرح التقني أن تقليص الزمن من ساعات إلى ثوانٍ يفتح الباب أمام تتبع مصادر سريعة التغير مثل Sgr A*، التي يتبدل مظهرها أثناء جلسة الرصد نفسها.
ماذا بعد؟
المؤشر التالي هو رصد الجيل المقبل من تلسكوب أفق الحدث عند تردد 345 غيغاهرتز، الذي قد يكشف بصمة حلقة الفوتون عبر قياسات الاستقطاب، إضافة إلى مسار مشروع Black Hole Explorer المقترح.
