Google BigQuery ondersteunt de Radboud Universiteit bij het analyseren van objecten in het heelal

Het project BlackGEM levert een belangrijke bijdrage aan het waarnemen van veranderingen van miljarden objecten in het heelal. Voor dit project, dat wordt geleid door de Radboud Universiteit, heeft Qodea de Google Cloud met BigQuery ingericht. Dit helpt wetenschappers om aan de hand van foto’s van drie telescopen in Chili heel snel vast te stellen of er veranderingen in lichtsterkte optreden bij miljarden objecten in het heelal. Vanwege het grote aantal objecten die gezien worden door de BlackGEM telescopen, is zo’n klus handmatig niet te klaren.

De Radboud Universiteit in Nijmegen biedt met zeven faculteiten en ruim honderd bachelor en master opleidingen onderwijs aan zo’n 24.000 studenten. Hiervoor zetten ruim 6.000 medewerkers zich dagelijks in. Het Institute for Mathemathics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP) is onderdeel van deze universiteit en doet fundamenteel onderzoek op het gebied van wiskunde, astrofysica en hoge-energiefysica met een focus op interdisciplinaire onderwerpen. De gerenommeerde onderzoeken worden meestal uitgevoerd binnen nationale en internationale samenwerkingsverbanden.

Project BlackGEM

Voor het bestuderen van het heelal werkt IMAPP aan het project BlackGEM, dat een gezamenlijk initiatief is van de Radboud Universiteit, de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA) en de KU Leuven in België. Voor dit project werden in Chili drie nieuwe telescopen met elk een diameter van 0,65 meter gebouwd op de 2400m hoog gelegen ESO La Silla sterrenwacht. Deze telescopen zijn speciaal ontworpen om zwakke objecten (lees: die weinig licht uitstralen) in het heelal vast te leggen. Chili is de perfecte plek om de objecten vast te leggen: er is weinig tot geen bewolking, het klimaat is droog en last but not least hebben ze daar weinig last van lichtvervuiling.

Dagelijks 1.500 foto's

Elke nacht maakt elke telescoop ongeveer vijfhonderd foto’s. Dit wordt automatisch gedaan, waarbij een wetenschapper overdag bepaalt welke delen van de hemel de drie robotisch bestuurbare telescopen in de nacht moeten fotograferen. Binnen een minuut staat de in Chili gemaakte foto in de Google Cloud. Om dat voor elkaar te krijgen, heeft de sterrenwacht gezorgd voor een straalverbinding die alle foto’s over een afstand van maar liefst honderd kilometer verplaatst naar een ontvangststation, dat via glasvezel verbonden is met het internet. De data gaat vervolgens via een ondergrondse zeekabel richting het datacenter van Google in Delfzijl. Daar wordt alle data in de Google Cloud opgeslagen.

Database met 10 miljard objecten

In de Google Cloud wordt automatisch een aantal handelingen uitgevoerd. Zo worden allereerst alle binnenkomende foto’s gekalibreerd om zwakke objecten aan de sterrenhemel te ontdekken. Daarnaast worden de foto’s en de objecten die daarop te zien zijn zorgvuldig in een database gecategoriseerd. Van elk gefotografeerd object wordt de locatie en helderheid vastgelegd. 

Inmiddels staan er 10 miljard objecten, zoals sterren, planeten, asteroïden, in de database in Google Cloud. Met behulp van de intelligentie van Google BigQuery, een managed cloudgebaseerd datawarehouse dat schaalbare analyses van grote hoeveelheden data biedt, is het mogelijk om deze immense hoeveelheid data snel te doorzoeken.

Steven Bloemen, Deputy Director Radboud Radio Lab & Project Manager Astronomical Instrumentation bij de Radboud Universiteit, vertelt met trots over dit initiatief: “We hebben eerder een vergelijkbaar project gedaan met de University of Cape Town (UCT) in Zuid-Afrika. Voor het verwerken van data die we hadden verkregen via een telescoop daar, maakten we gebruik van het datacenter van deze universiteit. Al snel bleek dat we tegen de limieten van de daar beschikbare database-oplossing aan liepen. Het opvragen van data duurde te lang en als meerdere wetenschappers tegelijkertijd met de database bezig waren, werd het systeem erg langzaam.” 

Reden voor de initiatiefnemers van het project BlackGEM om in gesprek te gaan met de vakspecialisten van Qodea en op hun advies te kiezen voor Google BigQuery. Het voordeel van deze oplossing is de schaalbare rekenkracht en de vrijwel oneindige hoeveelheid opslagruimte voor de foto’s. “Dagelijks zijn tussen de twintig en dertig wetenschappers bezig met het doorzoeken van de database en het laten uitvoeren van berekeningen. Google BigQuery is uitstekend in staat om alle zoekprocessen snel uit te voeren. Dit is gewoonweg niet mogelijk met een on-premise oplossing, waarbij we moeten blijven investeren in rekenkracht en hardware, die overigens niet op alle momenten nodig zijn. Wat dat betreft is Google BigQuery ideaal.” 

Tevreden over samenwerking met Qodea

Steven is overigens zeer te spreken over de samenwerking met Qodea. “De professionals van Qodea hebben goed met ons meegedacht. We hebben een eigen developer die veel verstand heeft van sterrenkunde, maar alles rondom Google Cloud is toch een ander vakgebied. Daar hebben we vakspecialisten voor nodig. En dat zorgde voor een snelle oplossing: binnen een maand is de implementatie met BigQuery opgeleverd. We zijn zeer tevreden over het eindresultaat en als we zaken willen aanpassen, dan kunnen we dat zelf doen. Gaat het om ingrijpende aanpassingen, dan doen we een beroep op een vakspecialist van Qodea, die zo’n klus dan voor ons klaart.” 

_{Foto bij het artikel gemaakt door Steven Bloemen.}