Big data e computer science
L’astrofisica sta entrando in quella che viene definita la “exabyte era”, trainata da una nuova generazione di osservatori che producono enormi volumi di dati complessi. Radio telescopi come LOFAR, MeerKAT e ASKAP generano già flussi di dati dell’ordine di centinaia di Gbit/s, portando ad affrontare sfide legate all’elaborazione in tempo reale, alla necessita’ di storage sempre piu grande e scalabile e al riutilizzo efficiente dei dati. Le prossime generazioni di strumenti, tra cui SKAO, CTA, Rubin Observatory, Euclid e LISA, amplificheranno queste esigenze di diversi ordini di grandezza, rendendo indispensabili strategie avanzate di gestione e analisi dei dati.
In questo contesto, le tecnologie Big Data, il calcolo ad alte prestazioni (HPC) e l’intelligenza artificiale (AI) sono diventati elementi fondamentali dell’astrofisica moderna. Esse supportano l’intero ciclo di elaborazione dell’informazione: dall’acquisizione e riduzione dei dati, alla simulazione, alla modellazione e, infine, alla loro interpretazione. I sistemi HPC, basati su architetture eterogenee con GPU, interconnessioni ad alta velocità e storage distribuito, non sono più solo strumenti per accelerare i calcoli, ma rappresentano l’unica soluzione praticabile per gestire dati di questa scala.
Parallelamente, la computer science svolge un ruolo chiave nella riprogettazione di algoritmi, codici e workflow per sfruttare in modo efficiente infrastrutture exascale e post-exascale. Tecniche di machine learning e AI sono sempre più integrate nelle pipeline di analisi, abilitando processi automatizzati, rilevamento di anomalie e visualizzazione avanzata di grandi dataset.
Affrontare queste sfide richiede un ecosistema integrato che combini capacità computazionale scalabile, gestione intelligente dei dati e framework software interoperabili, in linea con i principi FAIR e Open Science. Questo approccio consente di integrare simulazioni su larga scala e dati osservativi, abilitando analisi ad alto throughput e in tempo reale, e aprendo la strada a nuove scoperte scientifiche e a una comprensione più profonda dell’Universo.
[Crediti: Claudio Gheller (INAF)]
L’Istituto di Radioastronomia è impegnato nei seguenti progetti in ambito big data e computer science:
