云计算与星辰大海的结合——不要回答,来自百亿光年外的未知信号

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云计算与星辰大海的结合——不要回答,来自百亿光年外的未知信号

云栖号资讯小编 2020-07-09 14:08:48 浏览620
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今年在疫情的影响下,各国的经济发展都遇到了一些困难,甚至除中国以外的主要经济体都会进入了负增长的情况,不过越是这样的时候,越不能把眼光放在眼前的苟且,我们头上的星辰大海依旧会给我们带来希望。

中国天眼捕捉到了罕见的快速射电暴三连闪,发现了来自宇宙深处的快速射电暴,根据目前的数据分析,这个脉冲信号源很可能来自于上百亿光年!熟悉《三体》的读者肯定会知道,这次发现的脉冲信号不太像是自然天体所发出的,因此这个脉冲信号的背后很可能是地外生命随手扔的“漂流瓶”?

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对于这样的信息,黑暗森林法则一再提示人类,“不要回答”,但出于对远方星空的向往与好奇,人类往往执着于向远方传播我们的存在着的信息。

Fast天眼天体信号的捕获神器

我想IT人可能都不知道,贵州有这么一个神器FAST中国天眼-世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

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FAST是一款500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope),简称FAST, “天眼”由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成, 1994年我国天文学家南仁东于“天眼”构想,前后历时22年于于2016年9月25日落成启用。尤其值得一提的是,天眼是我国具有自主知识产权的射电望远镜,其综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍,可以探索到接近宇宙边缘(137亿光年以外)的电磁信号。

上云,天眼观测数据的处理之道

人类对于太空的探索从未停止过脚步,但是星辰大海又是如此弥费国资,为了让天眼能够“看”到更远的星星,天文科学家发明了靠反射电磁波来观测宇宙的射电望远镜。它很多需要一个抛物面,用来将宇宙中投射来的电磁波到公共焦点,所以FAST天眼这样的望远镜,才长得很像一口锅。

从公开的资料来看,天眼这口“巨锅”的建设费用高达十几亿元,而且这种级别的射电望远镜,每天产生的观测数据即使是压缩以后,也高达50TB,天文观测所带来的信息量也同样是天文量级的,从这之中找出远方文明的消息,也就意味着巨大的人力、算力乃至运营成本,如何低成本,高效率地处理采集到的海量信息,无疑是摆在天文学家面前的最棘手问题。

早些年, NASA科学家曾努力地向大众科普天文知识,还放出大把精心处理过的黑洞、星空照片,就为了让“看星星”这件事显得更有趣一些,进而获得国会的经费支持。

不过值得一提的是,早在2016年,也就是天眼FAST建成的同年,中科院国家天文台就实现了中国虚拟天文台上云,也正是上云带来的效益,不但将中国天文研究的水平提高了一个台阶,更是降低了日常运营方面的成本。

其实,天文学是一门由数据驱动的科学,天文学与人工智能IT技术的结合,往往会取得意想不到的效果,在深度学习还没“火”起来的20多年前,国家天文台就已经开始利用深度学习来进行太阳黑子的活动预测了。不过,基于深度学习的特性,需要大量信息训练,这对于算力也有着迫切需求,因此当时只能采用大型实体超算来进行,但这样做成本巨大,运算效果却未必理想。

不过上云之后,这一切得到了根本性的改观,借助自主研发的飞天超大规模通用计算操作系统,得以将百万级服务器连接成一台“超算”,利用其提供的算力进行处理,效率能够提高20多倍。原来需要花费7天才能处理完的量,如今只需花费8小时;产品生成周期也缩短9倍,从以前的180天缩短到了20天。

云计算与星辰大海的结合-开源的天文

系统上云以后,很多事情也变得顺理成章了,因为云平台是天然支持AI等新兴技术的。总结一下天文科学方面的系统需求主要有以下几点:

信息聚类分析:其工作本质在于分类整理,并找出背后的联系,而宇宙中的电磁信号无处不在,它展现出的周期规律,背后很可能只是“脉冲星”,不断发出电磁信号。而脉冲星就像大海航行的灯塔一样,可以帮助我们确定“坐标”,确定分析锚点。

结果数据传输:与此同时,深度学习所依赖的大量信息如何传送也是一大难事。在研究机构尚未采用云计算技术时,如果有传送数据的需求,就只能靠天文研究人员背着硬盘“人肉搬运“。但在中国虚拟天文台上云项目完成以后,无论是数据处理、传输,还是存储、分享,种种难题都如同快刀斩乱麻一般轻松解决。

而我国的天文科学家们,不但将上述需求圆满解决,还基于云计算技术为打造了了“全球天文资源平台”,这样一套SaaS产品,这其中包含FAST天眼大量信息,后续,还会发扬开源精神,将有更多天文观测内容开放给公众共享。

无论你是天文学家还是普通的天文爱好者,都可以利用云端平台访问相关天文观察成果。这样能够让研究领域不再存在障碍,让信息也不再“沉睡”在各大研究机构的设备中,能够面向全社会,展现出更大的研究价值。

人类在探索星辰大海的过程中,往往都会收获意外的礼物。比如澳大利亚天文学家约翰·奥萨立文发明了目前很多年轻人的——Wi-Fi;英国天文学家、诺贝尔奖获主的马蒂莱尔发明了综合孔径成像,这个技术也被利用到了医学上,也就是CT、核磁共振与PET发射端侧扫瞄。而且由于数据量大,相似图片多,天文学家还为我们贡献了很多高精度的图像识别算法;可以说天文研究会将技术成果反哺给全社会,进入我们的日常生活。

也许在未来的某一天,你会发现,由于图像识别技术的改进,让你能够在电商平台上更快地找到心仪的商品;你的孩子也突然迷上了天文学,开始去研究恒星的形成、星系的演化,心里装下了整个宇宙……而这一切,可能仅仅只是100万光年以外的一道电磁波所带来的改变,看似微小,却影响深远。

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原文发布时间:2020-07-09
本文作者:硬核云顶宫
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