再过十年多一点，世界上一个伟大的干旱平原将成为高分辨率天文学和高性能计算的繁华交汇点。南非或澳大利亚的灌木丛地将成为有史以来最大的望远镜——平方公里阵列（SKA）的所在地，该望远镜旨在监听宇宙最古老的诞生之痛。而运营的核心很可能将是世界上最强大的超级计算机。
下一代大型科学仪器将需要全新的信息架构，用于处理和数据传输以及存储。因此，天文学的未来与计算的未来紧密相连。
为了进一步紧密地交织这些未来，IBM 今日宣布将建立一个耗资 4300 万美元（3200 万欧元）的新中心，该中心将与其苏黎世的研究基地相连接，计算机科学家们希望在那里设计和建造首批低功耗的百亿亿次计算系统。
平方公里阵列将由遍布大陆般大小的区域的数千个射电天线组成，收集面积相当于一平方公里。它将研究暗能量，搜寻黑洞，寻找星际空间中的复杂有机分子，并回溯宇宙的黑暗时代——即第一个恒星形成之前的时期。除了庞大的虚拟视场外，所有这些工作都需要大量的计算能力。
将目前的全球每日互联网流量乘以二，你就开始接近平方公里阵列每天将产生的数据的惊人规模——每天约一个艾字节。IBM 苏黎世研究中心的 Ton Engbersen 指出，这远远超过了当前的计算技术。“用于个人电脑的面积将比 SKA 大，”他说。
他表示，根据 SKA 的设计方式以及数据传输问题的解决方式，它将需要 2 到 30 艾弗洛普（exaflops）的计算能力。设计参数仍在敲定中，但第一阶段的建设定于 2016 年开始。选址将在澳大利亚或非洲（大部分碟形天线在南非，其余分散在从博茨瓦纳到赞比亚等不同国家），预计将于本月晚些时候宣布。该项目耗资 20 亿美元，计划于 2024 年才能完成。
SKA 如此庞大的数据在多个层面都带来了挑战，除了行业努力外，像 Andreas Wicenec 这样的研究人员正在努力逐步解决这些问题。Wicenec 是西澳大利亚州国际射电天文学研究中心（International Centre for Radio Astronomy Research）的计算主管，他的工作部分是弄清楚如何存储 SKA 的所有数据。他指出，这相当于每天 1500 万台 iPod 的数据量。
“你必须一次性规划好所有事情。目前所谓的百亿亿次计算不仅仅是一台百亿亿次计算机；它也是存储流，”他说。“它们必须并行构建。”
他正在研究如何增加图形处理器（GPU）之间的带宽以更快地传输数据，以及如何为这些庞大的计算机降温以降低功耗。这在南非或西澳大利亚的沙漠地区尤为重要。
“我们必须将功耗降低 10 到 100 倍，才能支付这样一台机器的电费，”他说。
据 Engbersen 介绍，IBM 的研究人员有一些想法。该公司希望在其早期研究的基础上，利用相变内存（有关更多信息，请参见此处）以及其在 3D 芯片架构方面的工作，这些可以更有效地传输数据并保持设备凉爽。他设想了一个堆叠 100 个芯片的结构，将它们彼此嵌套——在这种架构下，SKA 理论上可以拥有糖块大小的超级计算机。
数据下载也可以更高效——Engbersen 指出，当你打开一个文档时，通常会先看前几页，然后才一直向下滚动。这对于天文学家来说也可能适用，也许一次下载几“页”或几块数据。
IBM 的研究中心将设在荷兰，与 ASTRON（SKA 项目的规划者）以及荷兰射电天文研究所（Netherlands Institute for Radio Astronomy）合作。
Engbersen 表示，SKA 项目产生的新系统设计可以推广到其他大数据领域。但对天文学来说，真正的回报将是巨大的。
有了 SKA，天文学家将能够进行持续的、实时的全天射电巡天，这可能有助于揭示宇宙中最奇特的现象。目前的射电天文学非常强大，但全天巡天仍然限制在大约 10 角秒。这是一个非常小的天空区域——相比之下，本月行星金星，以其超亮的巨大圆盘，直径在 25 到 37 角秒之间。光学天空巡天始于 20 世纪初，使用 感光板，具有相当高的分辨率，更接近 1 角秒。“如果你想用射电望远镜达到类似的分辨率，你就必须达到 SKA 的规模，”Wicenec 说。
Wicenec 表示，SKA 漫长的建设周期将有助于望远镜、计算机和存储设施共同发展。
“这实际上依赖于技术正在以一定速度进步的事实，”他说。
