Il mondo di NazUna delle affermazioni che mi ha sempre fatta riflettere e anche un po’ infastidita è che purtroppo, mentre gli altri apprendimenti scolastici, bene o male, si mantengono in allenamento, vedi lo scrivere e il leggere, la matematica normalmente perde pian piano importanza e anche quando a scuola avevi un bel nove, fai ben poco per migliorarti  e così l’abisso tra chi la usa per lavoro e chi non la usa diventa enorme. Propongo quindi un’escursione tra i grandi numeri con uno scienziato che abbiamo già incontrato in precedenza: Davide Gaiotto, titolare della cattedra di fisica al Perimeter center di Waterloo.

Quanto incide la capacità di calcolo sullo sviluppo scientifico?
“La continua crescita in potenza e complessità delle nostre capacità di calcolo ha un profondo effetto sulla fisica. Posso descrivere alcuni esempi interessanti.
Sul lato sperimentale, computer di grande potenza e raffinata programmazione permettono di raccogliere un’enorme ricchezza di dati.
Per esempio, gli esperimenti del Large Hadron Collider, il grande acceleratore al CERN, producono un miliardo di collisioni di particelle ogni secondo.
Le “fotografie” di quelle collisioni corrispondono più o meno a un petabyte di dati, l’equivalente di mille hard-drive di un buon personal computer.”

Confesso la mia ignoranza…cos’è un petabyte?
“1000 terabyte, cioè 1.000.000 di gigabyte o un miliardo di megabyte: per andare sul concreto un film è un gigabyte, una canzone 4 megabyte…”

Ma quei miliardi di dati verranno conservati tutti quanti?
“Idealmente, i ricercatori vorrebbero esser in grado di salvare e preservare tutte queste informazioni per uso futuro, ma al momento è impossibile sia trasmettere che salvare una tale quantità di informazioni. Questo ha richiesto lo sviluppo di filtri estremamente complessi, quasi intelligenze artificiali, che analizzano questo enorme flusso di dati e decidono quali salvare e quali dimenticare. Il lettore può immaginare il continuo sforzo per perfezionare i filtri e assicurarsi di non perdere qualche scoperta importante nei dati che vengono ignorati.
Anche con questi filtri attivi per rendere il flusso di dati più maneggevole, è pur sempre imponente: il CERN salva più o meno un petabyte di dati al giorno e ha linee di trasmissione dedicate ad altissima velocità per mandare i dati a centri di calcolo satelliti sparsi per l’Europa.”

Ci sono altre strumentazioni interessanti ?
“Sì, vi sono significativi esperimenti che stanno partendo in questo periodo.
Per esempio, il Large Synoptic Survey Telescope è un grande telescopio in costruzione, con una fotocamera digitale di 3.2-gigapixel (equivalente a un migliaio di fotocamere tascabili) che fa una foto del cielo ogni venti secondi, coprendo sistematicamente tutto il campo visivo. Questo significa più o meno un petabyte di immagini ogni anno.
Di nuovo, il telescopio avrà un sistema informatico raffinato per analizzare il flusso di immagini e allertare immediatamente gli astronomi di tutto il mondo ogni volta che qualcosa di interessante appare in cielo, per permettere loro di puntare altri telescopi in quella direzione.
Come ultimo esempio, voglio descrivere il radiotelescopio CHIME, appena attivato in Canada. Ho avuto il piacere di ascoltare alcuni seminari sull’argomento dati da un professore del Perimeter Institute, dove lavoro, che ha scritto programmi fondamentali per l’analisi dei segnali del telescopio. Se avete visto immagini di un radiotelescopio, immaginerete un grosso piatto puntato verso il cielo, che riflette i segnali radio provenienti da qualche direzione nel cielo e li focalizza verso un ricevitore centrale. O forse potete aver visto un array di telescopi, tanti dischi che lavorano in sintonia, collegati da un sistema  informatico che li unisce in un grande disco virtuale. Puntare un grande disco di metallo verso varie direzioni nel cielo non è facile: se non vuole un disco mobile, non può essere troppo grande, mentre un disco enorme e’ necessariamente piantato in una conca del terreno come Arecibo) e punta in una direzione fissata.

E CHIME è così?
“No, CHIME piazza tanti piccoli rilevatori su una serie di soppalchi a U, come una serie di piste da skateboard, senza cercare di focalizzare il segnale. Invece, usa un calcolatore per manipolare i segnali e fonderli in una sorta di disco virtuale. Il bello è che se uno ha a disposizione abbastanza potenza di calcolo, può creare allo stesso tempo numerosi dischi virtuali dallo stesso segnale, ciascuno puntato in una direzione diversa del cielo.

Questo permette a CHIME di “tenere d’occhio” tutto il cielo e scoprire segnali che arrivano da direzioni inaspettate. Il prezzo, naturalmente, è che CHIME richiede calcolatori estremamente potenti e veloci, combinati con programmi molto raffinati: CHIME raccoglie onde radio di frequenze usate anche dai telefonini, quindi i calcolatori devono essere in grado di distinguere lampi provenienti da galassie lontane dai segnali del nostro passatempo preferito.”

Interferenze dei nostri telefonini?
“Già. Questo è un problema comune per i radioastronomi e difficile da evitare. Per esempio, il nuovo enorme radiotelescopio FAST è  stato costruito in una regione remota della China per evitare distrazioni, ma è poi diventato una meta turistica, con migliaia di turisti e, quindi, di telefonini.”  Per oggi mi bastano queste riflessioni. Meglio che vada a studiare questi esserini così sconosciuti che uso e non conosco bene: i byte!

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