十多年後，世界上一片廣闊的乾旱平原將變成高解析度天文觀測與高效能運算的交會點。南非或澳洲的灌木叢地帶將坐落著有史以來最大的望遠鏡——平方公里陣列射電望遠鏡（SKA），它旨在聆聽宇宙最古老的誕生之聲。而支撐這項工程的核心很可能是全世界最強大的超級電腦。
下一代大型科學儀器需要全新的資訊架構，包括資料處理、資料傳輸和儲存。因此，天文學的未來與計算機的未來息息相關。
為了將這些未來更緊密地聯繫在一起，IBM 今天宣佈在蘇黎世的研究基地新建一個價值 4300 萬美元（3200 萬歐元）的中心，計算機科學家希望在那裡設計和建造第一個低功耗百億億次級計算機系統。
平方公里陣列電波望遠鏡（SKA）將由數千個電波天線組成，覆蓋面積相當於一個大陸，接收面積達一平方公里。它將研究暗能量、搜尋黑洞、尋找星際空間中複雜的有機分子，並回溯宇宙黑暗時代──也就是第一批恆星形成之前的時期。除了龐大的虛擬視野之外，所有這些工作都需要強大的運算能力。
將目前全球每日網路流量乘以二，你就能大致估算出平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）每天將產生的資料量－大約每天1艾字節。 IBM蘇黎世研究院的Ton Engbersen指出，這遠遠超過了目前最先進的運算能力。 「個人電腦所需的佔地面積都比SKA大，」他說。
他表示，根據SKA的設計方案和資料傳輸問題的解決方式，其運算能力將在2到30百億億次浮點運算之間。設計參數仍在敲定中，但第一階段的建設計畫於2016年啟動。選址地點預計本月稍後公佈，可能是澳洲或非洲（大部分天線位於南非，其餘天線則分散在從波札那到尚比亞等不同國家）。這項耗資20億美元的項目計劃於2024年完工。
像SKA這樣規模龐大的計畫所產生的數據在多個層面上都極具挑戰性，除了業界的努力之外，像安德烈亞斯·維塞內克這樣的研究人員也在嘗試分階段地解決這個問題。維塞內克是位於西澳大利亞州的國際射電天文研究中心的計算主管，他的工作之一就是研究如何儲存SKA的所有數據。他指出，這相當於每天有1500萬台iPod在運作。
「你必須一次性規劃好所有事情。目前所謂的百億億次級計算不僅僅是指百億億次浮點運算的電腦；它也包括儲存流程，」他說。 “它們必須並行構建。”
他正在研究如何提高GPU之間的頻寬以加快資料傳輸速度，以及如何降低這些巨型電腦的功耗，從而降低其運行負載。這在南非或西澳大利亞的沙漠地區尤其重要。
他說：“我們必須將耗電量降低 10 到 100 倍，才能支付這台機器的電費。”
據恩格伯森透露，IBM的研究人員有一些想法。該公司希望在其先前利用相變記憶體（您可以在這裡了解更多資訊）的研究基礎上，以及在3D晶片架構方面的工作（這種架構可以更有效率地傳輸資料並保持低溫運行）繼續推進。他設想將100個晶片堆疊起來，彼此疊放——有了這樣的架構，SKA理論上可以擁有像方糖大小的超級電腦。
資料下載也可以更有效率——恩格伯森指出，當你開啟一份文件時，通常會先瀏覽前幾頁，然後再向下捲動查看全部內容。這種方法或許也適用於天文學家，他們可以一次下載幾「頁」資料或少量資料。
IBM 的研究中心將設在荷蘭，與 SKA 的規劃機構 ASTRON 和荷蘭射電天文研究所合作。
恩格伯森表示，SKA計畫催生的新系統設計可以應用於其他大數據領域。但對天文學而言，真正的收益將是巨大的。
借助SKA，天文學家將能夠進行持續的、即時的全天射電巡天，這有望揭示宇宙中一些最奇特的現象。目前的射電天文雖然功能強大，但全天巡天的分辨率仍只有大約10角秒。這只是天空中很小的一部分——相比之下，本月金星在其超亮的巨大圓盤中，直徑在25到37角秒之間。光學巡天始於20世紀初，當時使用的是感光底片，其解析度相當高，大約為1角秒。 「如果你想用射電望遠鏡達到類似的分辨率，就必須使用SKA等級的望遠鏡，」維塞內克說。
維塞內克表示，SKA漫長的建設週期將有助於望遠鏡、電腦和儲存設施同步發展。
「這實際上取決於技術以一定的速度進步，」他說。
