SKACH – Das SKA Schweiz Konsortium

Ausgangslage

Länder auf der ganzen Welt haben sich zusammengeschlossen, um fundamentale wissenschaftliche Rätsel in sehr unterschiedlichen Bereichen zu untersuchen, wie die genaue Natur der Relativität, die Entstehung und Evolution von Galaxien, den Ursprung des Lebens und die Sonnenaktivität. Um dies zu tun, baut das Square Kilometre Array Observatory (SKAO) ein gigantisches Radioteleskop an zwei Standorten in Südafrika und Australien. Tausende von Antennen kombinieren ihre Signale, um das grösste astronomische Observatorium zu bilden, das jemals gebaut wurde.

Ziele

Zurzeit sind zehn Länder am Bau des SKA-Teleskops beteiligt. Das Ziel ist die Inbetriebnahme bis Ende der 2020-er Jahre. Das Schweizer Team SKACH besteht aus mehreren Hochschulen und Forschungszentren aus der ganzen Schweiz. Das Institut für Data Science FHNW arbeitet in den folgenden Bereichen: 

• SKA Regional Centre Network (SRCNet): Riesige Datenmengen müssen aus der Wüste zu den Forschenden transportiert werden. Dazu braucht es die Kooperation zwischen den Ländern. Die Daten werden auf verschiedene Zentren auf der ganzen Welt verteilt. Es entsteht ein Netzwerk an regionalen SKA-Zentren, das SRCNet. An dessen Aufbau arbeiten wir mit, sodass die Wissenschaftler*innen in der Schweiz mit Daten beliefert werden können. 

• Digitaler Zwilling der Datenpipeline (Karabo Pipeline): Erst wenn das Teleskop fertig gebaut ist, liefert es Daten. In der Zwischenzeit erzeugt die Karabo Software synthetische Datensätze, um den Fluss echter astronomischer Daten zu simulieren. So können wir eine Pipeline vorbereiten und testen, ob sie funktioniert, damit sie sofort in Betrieb genommen werden kann, sobald das Teleskop fertig gebaut ist. 

• Künstliche Intelligenz: Wir entwickeln KI-Methoden, um die wissenschaftliche Ausbeute des Teleskops zu optimieren.  

Der Leiter des Instituts für Data Science FHNW, André Csillaghy, ist Mitglied des Wissenschafts- und Technikbeirats des SKAO (SEAC). Der SEAC berät den Generaldirektor und das Board der SKA-Organisation in wissenschaftlichen und technischen Fragen im Zusammenhang mit dem Bau des Square Kilometre Array Radioteleskops.

Technologien

Der wissenschaftliche Datenprozessor besteht aus Supercomputern, die an den beiden Teleskopstandorten aufgestellt sind, und wir nutzen unsere Expertise im Hochleistungsrechnen, um Algorithmen zu erstellen, Pipelines zu integrieren und die Leistung zu optimieren.

SRCNet ist ein verteiltes Netzwerk zum Speichern, Verarbeiten und Visualisieren von Daten des Teleskops, das entwickelt wurde, um Daten an die Wissenschaftler*innen zu liefern. Unsere Hauptaufgabe ist es, einen Schweizer Knoten in diesem Netzwerk zu etablieren, einschliesslich Datenübertragungs- und Speicherdiensten sowie der Integration und Bereitstellung einer Datenwissenschaftsplattform zur Analyse und Visualisierung der Beobachtungen.

Die Teleskopdaten sind ideal für die Entwicklung und Erprobung neuer AI-Methoden. Unsere AI-Experten untersuchen, wie man die Datenanalyse beschleunigen und unser Verständnis der Daten vertiefen kann. Sie tun dies, indem sie die Beobachtungsdaten mit AI-generierten Daten kombinieren, welche die physikalischen Prozesse modellieren, insbesondere im Zusammenhang mit Sonnenbeobachtungen. Dies ermöglicht es uns, die Ergebnisse mit den Resultaten unseres STIX-Teleskops zu vergleichen.

Der Leiter des Instituts für Data Science FHNW, André Csillaghy, ist Mitglied des Wissenschafts- und Technikbeirats des SKAO (SEAC). Der SEAC berät den Generaldirektor und das Board der SKA-Organisation in wissenschaftlichen und technischen Fragen im Zusammenhang mit dem Bau des Square Kilometre Array Radioteleskops.

Dieses Projekt ist ein gutes Beispiel dafür, wie unser Institut die wissenschaftliche Forschung in der Astroinformatik und Helio-Physik unterstützt. SKACH bietet auch eine grossartige Gelegenheit für unsere Studierenden, Teil eines riesigen, internationalen Teams zu sein und Technologien zu nutzen, die sie in einer typischen Arbeitsumgebung nicht sehen werden. Schliesslich besteht die Rolle einer Fachhochschule darin, Wissen und Technologien von der Wissenschaft in die Industrie zu transferieren. Die Teilnahme an solch bahnbrechenden Forschungsprogrammen ermöglicht es uns, völlig neue Technologien zu entwickeln und damit später kommerzielle Projekte mit Industriepartnern zu unterstützen.