SKA France - TANGO meeting - ESRF April 5, 2018
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SKA France - TANGO meeting ESRF April 5, 2018
SKA and SKA France Chiara Ferrari Director of “Maison SKA France”
At the origin of the SKA concept (80’s and 90’s) The “Hydrogen Array” Light from galaxies: visible & radio
Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Star formation rate
Galaxy evolution
4
Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Star formation rate
Today
SKA
Galaxy evolution
4
Changing our understanding of the
Universe with the SKA
5
Changing our understanding of the
Universe with the SKA
Planck
5
Changing our understanding of the
Universe with the SKA
Planck
5
Changing our understanding of the
Universe with the SKA
Planck
5
Changing our understanding of the
Universe with the SKA
Cosmic dawn &
Epoch of Reionisation
Courtesy: Loeb
Courtesy: Semelin
6Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Courtesy: Gendler
7Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Courtesy: Gendler
Cosmic magnetism
7Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Courtesy: Gendler
Cosmic magnetism
Courtesy: Miville-Deschenes 7Changing our understanding of the
Universe with the SKA
Courtesy: SKAO
8Changing our understanding of the
Universe with the SKA
Courtesy: SKAO
8Courtesy: SKAO
9Courtesy: SKAO
9Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Fundamental physics
10Changing
Pulsars and the SKA
our understanding Michael Kramer
of the Universe with the SKA
1
Kramer & Stappers
1
3+79%&'/S)-&6'
0.9 All pulsars R*%*FAF'F&5-+&'.*B5&-*+' 0.9 All pulsars
Millisecond Pulsars (P.!'(#%)*+' 0.6
.7))75B>%75C'9#%)*+'
0.5 0.5
/#$>?@@5)'A675B'
0.4 :;"+76&+'Changing our understanding
of the Universe with the SKA
Courtesy: Vazza
Cosmic dawn &
Epoch of Reionisation
Cosmology
Courtesy: Calçada
Galaxy evolution
Vazza et al. 15
Cosmic magnetism
Fundamental physics
Transient sky
Cradle of life
Courtesy: Zarka
11Why with the SKA? >15 GHz
Today with JVLA Tomorrow with SKA1 Dishes
MID Frequency Aperture Arrays
LOW Frequency Aperture Arrays 50 MHzTimeline of the SKA project
2012 2015
Creation of the Beginning of
Project Office negotiations for IGO
13Timeline of the SKA project
2010 2012 2015 2016
Creation of the Beginning of
Project Office negotiations for IGO
European Strategy Forum
on Research Infrastructures ESFRI
STRATEGY REPORT
ON RESEARCH
INFRASTRUCTURES
Strategy Report
on Research Infrastructures
Roadmap 2010
ROADMAP 2016
ESFRI Project ESFRI Landmark
13Timeline of the SKA project
2010 2012 2013 2015 2016
ESFRI Project Creation of the Beginning of ESFRI Landmark
Project Office negotiations for IGO
Design Consortia
Technical consortia Science Book Published
14SKA Phase 1 (SKA1)
SKA1-LOW (AUS)
SKA1-MID (SA)
130,000 log periodic
197 dishes (15m)
antennas
50 MHz 350 MHz 15 GHzSKA Phase 1 (SKA1)
SKA1-LOW (AUS)
SKA1-MID (SA)
130,000 log periodic
197 dishes (15m)
antennas
50 MHz 350 MHz 15 GHzSKA Phase 1 (SKA1)
SKA1-LOW (AUS)
SKA1-MID (SA)
130,000 log periodic
197 dishes (15m)
antennas
50 MHz 350 MHz 15 GHzTimeline of the SKA project
2010 2012 2013 2015 2016 2018 2019
ESFRI Project Creation of the Beginning of ESFRI Landmark CDR closed
Project Office negotiations for IGO
Technical consortia Science Book Published IGO entry into
force
Construction
approval
16Timeline of the SKA project
2010 2012 2015 2016 2017 2018 2019
17Timeline of the SKA project
2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
AS SKA-LOFAR
EMBRACE
LOFAR
17Timeline of the SKA project
2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
AS SKA-LOFAR
EMBRACE
U T : Fr e n ch
B
i th d ra w al
w
m t h e S K A
fro
LOFAR
17Timeline of the SKA project
2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
AS SKA-LOFAR
EMBRACE
U T : Fr e n ch
B
i th d ra w al
w
m t h e S K A
fro
NenuFAR
LOFAR
17Timeline of the SKA project
2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
AS SKA-LOFAR
EMBRACE
Prospective
Institut National des Sciences de l’Univers
ch
Prospective
B U T : Fr e n
ra w al P0 for France
w i th d
h e S K A joining SKAO
fro m t
Astronomie et Astrophysique
2015-2020
Synthèse et Résumés éxécutifs
NenuFAR
LOFAR
17Timeline of the SKA project
2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
AS SKA-LOFAR
EMBRACE
Prospective
Institut National des Sciences de l’Univers
ch
Prospective
B U T : Fr e n
ra w al P0 for France
w i th d
h e S K A joining SKAO
fro m t
Astronomie et Astrophysique
2015-2020
Synthèse et Résumés éxécutifs
NenuFAR
LOFAR
17Timeline of the SKA project
2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
Revision of French roadmap
AS SKA-LOFAR
EMBRACE
Prospective
Institut National des Sciences de l’Univers
ch
Prospective
B U T : Fr e n
ra w al P0 for France
w i th d
h e S K A joining SKAO
fro m t
Astronomie et Astrophysique
2015-2020
Synthèse et Résumés éxécutifs
NenuFAR
LOFAR
17The SKA France coordination
Traitements*des*données
Visualisation des données
Partage des données
SKA: le plus grand défi “Big Data” en astronomie
Chiara Ferrari et Gabriel Marquette - Coordination SKA-France
Un radiotélescope géant et un projet international majeur
• Square Kilometre Array (SKA): l’un des projets majeurs de l’astronomie au sol au niveau mondial →
Depuis 2016 dans la catégorie Landscape de la Roadmap ESFRI
• Réseau interférométrique qui couvrira les bandes radio astronomiques métriques à centimétriques avec
une surface collectrice de 1 km2
• Première phase de son déploiement: SKA1 (environ 10% du réseau final) prévue à l'horizon 2020+
• SKA1 sera construit sur deux sites: SKA1-LOW (50-350 MHz) en Australie et SKA1-MID (350 MHz-15
GHz) en Afrique du Sud → Deux télescopes pour un observatoire
• La bande de fréquences de SKA et sa surface collectrice en font un radiotélescope exceptionnel →
Moyen unique pour cartographier les différentes phases de l’histoire de l’Univers, des premières sources
lumineuses aux systèmes d’astres évolués que nous observons aujourd’hui
• Projet international : 10 pays membres aujourd’hui et 7 pays observateurs, dont la France → SKA sera
piloté par une Organisation Inter-Gouvernementale (IGO) en cours de montage
Vision d’artiste des antennes de SKA1-LOW (gauche) SKA1-MID (droite) – Crédit : SKA Organisation
Un défi technologique particulièrement stimulant pour un très large sous-ensemble
des technologies de l’information haute performance
• Signaux électriques captés par des milliers d’antennes localisées dans les déserts australien et sud-
africain et transportés jusqu’aux super-ordinateurs installés à des centaines de kilomètre de distance
(Perth et Cape Town) → débits de plusieurs Tbit/s
• Ces données brutes deviendront des images 4D (position, temps, fréquence) du ciel à travers une chaine
algorithmique complexe → puissance de calcul de plusieurs centaines de Pflops
• Les produits prêts pour l’analyse scientifque seront mises à disposition de la communauté astronomique
→ taux de croissance de l’archive SKA de 50 à 300 Pbytes/an
• Le travail de préparation à l'échelle mondiale s’articule autour de groupes de travail scientifiques et
technologiques
• Dans cette phase de préparation, un rôle fondamental est joué par les différents précurseurs
internationaux de SKA, comme les réseaux d’antennes LOFAR en Europe, ASKAP et MWA en Australie,
MeerKAT en Afrique du Sud
• Un immense et passionnant « chantier de recherche » → perspective d’innovation et de sauts
Seminars
technologiques considérable pour le monde industriel dont on attend en particulier des retombées
importantes dans de nombreux domaines faisant appel aux technologies massives de l'information
Informations techniques principales pour SKA1-LOW (gauche) et SKA1-MID (droite) – Crédit : SKAO
Une forte mobilisation de la communauté française
• La France est impliquée de manière significative dans le projet SKA depuis ses études préparatoires (FP6)
• Montée en puissance de la participation française dans SKA: mise en place de l’Action Spécifique SKA-
LOFAR en 2010 et de la coordination SKA-France en 2016 (CNRS/INSU, Observatoires de Paris et de la
Côte d’Azur, l’Universités de Bordeaux et d'Orléans)
• SKA-France: Coordination nationale des activités scientifiques, techniques et industrielles → Objectif:
construire la solution SKA France pour permettre aux équipes scientifiques et aux porteurs de projet
industriels d’occuper les positions de leader auxquels ils peuvent dans SKA
• Ateliers technologiques « SKA-France : HPC & Traitement du Signal » : participation des entreprises
majeures du secteur, implantées en France et de plusieurs organismes de recherche → co-design pour
optimisation du traitement du signal: construire un groupe français qui guide les développements
algorithmiques pour les données d’interférométrie radio (CNRS/INSU & CEA) en collaboration étroite avec les
constructeurs (industriels) et la recherche informatique (INRIA)
Participants au dernier atelier « SKA-France : HPC / Big Data » (9 septembre 2016, Paris)
SKA constitue aujourd’hui le Graal scientifique pour la communauté astronomique mondiale et deviendra une réalité dès lors que les défis fantastiques Big Data et HPC - production de
données équivalente au trafic internet mondial d’aujourd’hui - ainsi qu’énergétique, auront été relevés avec succès.
C’est dans cette perspective que les communautés scientifique et industrielle françaises se sont mobilisées pour prendre la place à laquelle ils prétendent légitimement dans le projet. SKA.
SKA ne pourra atteindre le degré d’excellence et de performances visées sans les contributions françaises, jugées au niveau mondial comme indispensables pour relever les défis
scientifiques, numériques et énergétiques.
UMR$7293$Laboratoire$Lagrange$&$CNRS/INSU$–$Bd.$de$l’Observatoire$06304$Nice$&$3$rue$MichelHAnge$75016$Paris$
chiara.ferrari@oca.eu$&$gabriel.marqueQe@cnrsHdir.fr$pour$la$CoordinaSon$SKAHFrance$
Workshops Web page Big events
Monthly bulletins
18The French SKA White Book
176 authors from
French SKA White Book
The French community towards the Square Kilometre Array
40 French research institutes
Editor in Chief:
6 private companies
C. Ferrari
Editors:
G. Lagache, J.-M. Martin, B. Semelin — Cosmology and Extra-galactic astronomy
M. Alves, K. Ferrière, M.-A. Miville-Deschenes, L. Montier — Galactic Astronomy
E. Josselin, N. Vilmer, P. Zarka — Planets, Sun, Stars and Civilizations
S. Corbel, S. Vergani — Transient Universe
S. Lambert, G. Theureau — Fundamental Physics
S. Bosse, A. Ferrari, S. Gau↵re — Technological Developments
G. Marquette — Industrial Perspectives and Solutions
19A wider and wider community and strong
interdisciplinary incentives
Planck
Euclid ELT LSST JWST
4MOST DESI Athena CTA
LIGO & Virgo Post-Planck ALMA SVOM
20A wider and wider community and strong
interdisciplinary incentives
Planck
Euclid ELT LSST JWST
- The richest synergy chapter ever
published about SKA vs. other
4MOST DESI Athena CTA projects, including:
• instruments covering the whole
electromagnetic spectrum
• gravitational wave detectors
LIGO & Virgo Post-Planck ALMA SVOM
20A wider and wider community and strong
interdisciplinary incentives
Planck
Euclid ELT LSST JWST
- The richest synergy chapter ever
published about SKA vs. other
4MOST DESI Athena CTA projects, including:
• instruments covering the whole
electromagnetic spectrum
• gravitational wave detectors
LIGO & Virgo Post-Planck ALMA SVOM - A wide variety of technical challenges
20Building this fantastic machine
SKA1-MID
SKA1-LOW
21Building this fantastic machine
SKA1-MID
~2 Pb/s
SKA1-LOW
21Building this fantastic machine
50 PFLOPS
8.8 Tb/s
SKA1-MID
7.2 Tb/s
~2 Pb/s
SKA1-LOW
21Building this fantastic machine
50 PFLOPS
8.8 Tb/s
SKA1-MID 5 Tb/s
7.2 Tb/s
100 PFLOPS
~2 Pb/s
SKA1-LOW
21Building this fantastic machine
50 PFLOPS
8.8 Tb/s
SKA1-MID 5 Tb/s
7.2 Tb/s
100 PFLOPS
~2 Pb/s
SKA1-LOW
21Building this fantastic machine
50 PFLOPS
8.8 Tb/s
SKA1-MID 5 Tb/s
7.2 Tb/s
100 PFLOPS
~2 Pb/s
SKA1-LOW
~300 PB/yr
Users 22France within the organisation of the SKA
European Regional Data Centre
Regional Centres Concept:
Users
Regional
Centre 1
Science Users
Processing
Centre
Regional Users
AUS Centre 2
Users
Science Users
Processing
Centre
Users
RSA Regional
Centre N Users
Observatory User Community
4.1.17 JIV-ERIC
The Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) is the central node of the European
VLBI Network (EVN, http://www.evlbi.org/), a distributed array of radio
telescopes, in and outside of Europe, offering astronomers the highest resolution 23
view of radio sources. JIVE provides the scientific data product as well asFrance within the organisation of the SKA
European Regional Data Centre
Regional Centres Concept:
Users
Regional
Centre 1
Science Users
Processing
Centre
Regional Users
AUS Centre 2
Users
Science Users
Processing
Centre
Users
RSA Regional
Centre N Users
Observatory User Community
• J.-P. Vilotte (CNRS):
member of the External Advisory Board
(with I. Bird @ CERN & M. Zwaan @ ESO)
• C. Ferrari (OCA):
chair of the General Assembly
4.1.17 JIV-ERIC
The Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) is the central node of the European
VLBI Network (EVN, http://www.evlbi.org/), a distributed array of radio
telescopes, in and outside of Europe, offering astronomers the highest resolution 23
view of radio sources. JIVE provides the scientific data product as well asIndustrial perspectives and solutions
Intérêt industriel Multiples défis pour la construction
Industry
Intérêt industriel Multiples défis pour la construction
- Apport et distribution d’énergie
- Ingéniérie système
- Big data -(FaitApport et distribution
partie des projets d’énergie
- Ingéniérie
emblématiques du clustersystème
ASTERICS)- Big data (Fait partie des projets
- Digitalisation haute fréquence
- Algorithmes
emblématiques du cluster
- TraitementASTERICS)
des très grands volumes de
données - Digitalisation haute fréquence
- Archivage
- Algorithmes
-Traitement des très grands volumes de
données
• Nice, December 2015: First SKA French Industry Day
- Archivage
• Paris, July & September 2016: Workshops HPC/Big Data
• Paris, September, October & November 2016: Workshops Energy
24- Big data (Fait partie des projets
données
• Nice, December 2015: First SKA French Industry Day
emblématiques du cluster - Archivage
Industrial perspectives and solutions
Multiples défis pour• la construction
Paris, July & SeptemberASTERICS)
2016: Workshops HPC/Big Data
- Apport et distribution • Paris, September, October
d’énergie - &Digitalisation
Novemberhaute2016: Workshops Energy
fréquence
- Algorithmes
- Ingéniérie système
- Traitement des très grands volumes de
- Big data (Fait partie des projets
données
• Nice,emblématiques
December 2015:duFirst SKA French Industry Day
cluster - Archivage
• Paris,ASTERICS)
July & September 2016: Workshops HPC/Big Data
ys t e m s 50 PFLOPS
ge n i
• Paris, rSeptember, c s sOctober
- Digitalisation haute8.8fréquence
Tb/s
& November 2016: Workshops Energy
C yo
- Algorithmes
- Traitement des très grands volumes de
données
Industry Day
- Archivage
SKA1-MID
ps HPC/Big Data 5 Tb/s
n o l o g ies 7.2 Tb/s
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2016: Workshops t e ch
Energy
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Receiv
100 PFLOPS
~2 Pb/s
d e s ig n
a
Antenn
SKA1-LOW
25Industrial perspectives and solutions
Multiples défis pour la construction
- Apport et distribution d’énergie
- Ingéniérie système
50 PFLOPS
- Big data8.8(Fait
Tb/s partie des projets
emblématiques du cluster ic at io ns
c om m un
ASTERICS) Tele
- Digitalisation haute fréquence
- Algorithmes
SKA1-MID - Traitement des très grands volumes de 5 Tb/s
7.2 Tb/s
données
SKA French Industry Day
- Archivage
: Workshops HPC/Big Data st o rage 100 PFLOPS
u c t io n and
pro d
~2 Pb/s Energy
November 2016: Workshops Energy
SKA1-LOW
26Industrial perspectives and solutions
• Nice, December g2015: First SK
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50oPFLOPS
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or July & September 2016:
8.8 Tb/s ci e n c
• Paris,
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• Paris, September, October & N
t egration
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7.2 Tb/s
100 PFLOPS
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Dat a sto
SKA1-LOW
27Industrial perspectives and solutions
e e rin g
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System
50 PFLOPS
8.8 Tb/s
SKA1-MID 5 Tb/s
7.2 Tb/s
100 PFLOPS
~2 Pb/s
SKA1-LOW
28- Big data (Fait partie des projets données
• Nice, December 2015: First SKA French Industry Day
emblématiques du cluster - Archivage
Industrial perspectives and solutions
Multiples défis pour• la construction
Paris, July & SeptemberASTERICS) 2016: Workshops HPC/Big Data
- Apport et distribution • Paris, September, October
d’énergie - &Digitalisation
Novemberhaute 2016: Workshops Energy
fréquence
- Ingéniérie système
- Algorithmes
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Multiples défis pour la construction e n
n-gi Traitement des très grands volumes de
t e m
- Big data (Fait partie des projetsSys
données
December - Apport
• Nice,emblématiques 2015:duet distribution
First SKA French
cluster d’énergie
Industry Day
- Archivage
July &-September
Ingéniérie système • Nice, December g2015: First SK
• Paris,ASTERICS) 2016:
s
Workshops HPC/Big Data
o n i t o rin
s ys t e m e fo r m
50 PFLOPS
-
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s
- Digitalisation
e data
haute (Fait
8.8 partie
fréquence
Tb/s des projets c i e n c
• Paris, July & September 2016:
C -yog
• Paris, rSeptember, October & November 2016: Workshops
D a as
Energy
t
Algorithmes
emblématiques du cluster ic a t io ns • Paris, September, October & N
o m m u n
Te l e c
- Traitement des
ASTERICS) très grands volumes de
t egration
données - Digitalisation haute fréquence at i o n in
Industry Day a ppli c
- Archivage- Algorithmes rea n d
a r d wa
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Data H 5 Tb/s
o lo g ie s des très grands volumes de
t e c
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2016: Workshops
e c e i vi n données
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SKA French Industry Day
- Archivage
: Workshops HPC/Big Data st o rage 100 PFLOPS
u c t io n and
pro d
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November 2016: Workshops Energy
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Antenn Dat a sto
SKA1-LOW
29ASTERICS)
- Digitalisat
Maison SKA France -
-
Algorithm
Traitemen
données
• Nice, December 2015: First SKA French Industry Day
- Archivage
• Paris, July & September 2016: Workshops
• Nice, DecemberHPC/Big Data
2015: First SKA F
• Paris, September, October •&Paris,
November 2016: Workshops
July & September E
2016: Wo
• Paris, September, October & Nove
- A MoU, strong real equilibrated PPP, Comité!de!Pilotage!
between research organisations and (CoPil)!
their industry partners
- A science and technology roadmap
Direc3on!! Comité!
- A forum to develop fundamental SKA8France! SKA8France!
research and R&D projects
- A precursor of a new business !
Communauté!! Communauté!
model for Large Research !
scien3fique! industrielle!
Infrastructures ! 30Conclusions
- The SKA will push the whole community to major breakthroughs in a wide variety of
scientific and technological fields
- The French astronomical community has intensified its efforts in preparing a national
contribution to the SKA project
• About 180 authors from 40 research institutes and 6 private companies involved in
the French SKA White Book
- Multi-usage, transversal domain dimension of the SKA
• A conservative estimate of at least 400 future users of SKA1 in France
• Ongoing discussions with public research institutes & infrastructures
• More potential partners identified within private companies and research institutes
• A scientific project with a big expected impact on society
- Evolution towards a new structure : « Maison SKA France »
• Create an instrument in response to the necessity of an innovative financial approach
• Enable France to participate to major scientific breakthroughs over the next 50 years
31THANKS! 32
THANKS! 32
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