p Uma equipe internacional de cientistas, incluindo especialistas em computação de alto desempenho da KAUST e astrônomos do Observatório de Paris e do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), em colaboração com a NVIDIA, está levando a busca por planetas habitáveis ​​e a observação de galáxias da primeira época para o próximo nível. p Uma demonstração no céu foi realizada recentemente no telescópio Subaru de 8,2 metros da NAOJ, e a equipe do Observatório de Paris já está ampliando os algoritmos para futuros telescópios maiores. O KAUST Extreme Computing Research Center (ECRC) está trabalhando com os astrônomos para desenvolver os algoritmos avançados Extreme-AO que atenderão ao formidável desafio de imagens de exoplanetas habitáveis.

p "Gerar imagens de exoplanetas com grandes telescópios terrestres é muito desafiador devido ao contraste estrela / planeta e ao embaçamento induzido pela atmosfera da Terra. Óticas adaptativas de alto desempenho - às vezes chamadas de 'AO-Extremo' - são necessárias, "afirmou o Dr. Hatem Ltaief, um cientista pesquisador sênior no ECRC.

p Uma abordagem radicalmente nova para AO emergiu da colaboração:mais rápido, algoritmos de controle maiores e muito mais inteligentes. Com base no código de álgebra linear da Universidade em execução em unidades de processamento gráfico (GPUs) NVIDIA, o novo sistema computacional se otimiza continuamente e até aprende a antecipar distúrbios óticos de mudança rápida induzidos pela atmosfera da Terra.

p "Esta nova tecnologia fantástica já está sendo usada para dar uma olhada mais de perto nos exoplanetas orbitando em torno de estrelas próximas. Com os maiores telescópios de 25-40 metros, os astrônomos estão construindo atualmente, novos planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas próximas serão fotografados e sua composição atmosférica será medida para procurar sinais de vida, como oxigênio, água ou metano, "disse o professor Damien Gratadour, astrônomo do Observatório de Paris.

p Os pesquisadores do ECRC implementaram recentemente um novo algoritmo de decomposição de valor singular (SVD), frequentemente referido como o burro de carga da álgebra linear numérica, para controlar de forma otimizada um pequeno espelho deformável de alta velocidade para compensar a turbulência atmosférica. Esta pesquisa resultou em um dos melhores prêmios de artigo na Platform for Advanced Scientific Computing (PASC) Conference 2018 em Basel, Suíça. A inovação já é usada com sucesso por astrônomos para imagens de exoplanetas com o Telescópio Subaru localizado em 14, 000 pés no Havaí.

p "Este desafio é ainda mais agravado com grandes telescópios, onde a imagem de planetas habitáveis ​​através da atmosfera da Terra é notoriamente difícil, e requer uma nova abordagem à óptica adaptativa. Nossos sistemas AO anteriores eram bastante lentos e ficaram para trás em relação à aberração óptica de mudança rápida devido à turbulência atmosférica, "observou o professor Olivier Guyon, um astrônomo do Telescópio Subaru.

p "O algoritmo SVD desenvolvido pelos cientistas da KAUST está nos permitindo corrigir em tempo real o borrão atmosférico de imagens obtidas por grandes telescópios usando Extreme-AO mais inteligente. O algoritmo agora aprende a se otimizar e não somos mais enganados pela turbulência, " Ele continuou.

p Trabalhar em estreita colaboração com a NVIDIA foi fundamental para o sucesso do projeto.

p "Este é um desafio HPC sem precedentes, "disse Steve Oberlin, diretor de tecnologia para computação acelerada da NVIDIA. "As aberrações ópticas induzidas pela mudança da atmosfera ao longo da escala de tempo de milissegundos. Nos grandes telescópios atuais, algoritmos devem computar milhares de posições de atuador deformáveis ​​em um milissegundo ou menos para tornar as imagens mais nítidas. O telescópio Subaru é o uso terrestre com maior registro desse tipo de sistema GPU. Continuamos a trabalhar com a equipe à medida que o hardware é ampliado para este projeto emocionante devido ao impacto crítico no desempenho das GPUs NVIDIA. "

p O trabalho da equipe do projeto contribui para a contribuição histórica do Oriente Médio no campo da astronomia.

p "Estamos ajudando os astrônomos a fazer melhor uso dos telescópios mais avançados de hoje e de amanhã. Curiosamente, muitas das estrelas que estamos observando com o telescópio Subaru foram avistadas pela primeira vez por observadores de estrelas na região e mantiveram seus nomes árabes. Esperamos contribuir para a tradição da astronomia na região, "Ltaief disse.