大數(shù)據(jù)助天文學(xué)研究風(fēng)光無限

戰(zhàn)國時期，一本記載著800多顆恒星名字和位置的《石氏星經(jīng)》，是祖輩們探索宇宙的秘笈，被譽為最古老的天文數(shù)據(jù)庫。

2400年后，美國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆超高速星。有趣的是，這個發(fā)現(xiàn)并非由天文觀測獲得，而是利用中國虛擬天文臺公布的數(shù)據(jù)“算”出來的。

事實上，除了科學(xué)家，普通百姓也能借助大數(shù)據(jù)、云計算等高科技來實現(xiàn)“天文突破”。此前，安徽合肥一名年僅10歲的小學(xué)生廖家銘，在沒有任何觀測設(shè)備的前提下，通過中國虛擬天文臺的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了一顆超新星，是迄今為止全球年齡最小的超新星發(fā)現(xiàn)者。

“打電腦”的天文學(xué)家

“由于我們觀測的是宇宙中比較遙遠(yuǎn)的星體，到達(dá)地球的信號很弱，很容易淹沒在城市的燈光里，因此天文望遠(yuǎn)鏡一般都建在大山深處。”從北京市區(qū)驅(qū)車前往位于河北省的觀測站，是中科院國家天文臺郭守敬望遠(yuǎn)鏡運行和發(fā)展中心常務(wù)副主任趙永恒的工作常態(tài)。

然而，從2017年4月份起，趙永恒把更多時間花在了另一項工作上：“打電腦”，因為他加入了一支特殊的“尖兵部隊”—— 由國臺聯(lián)合阿里云成立的科技指導(dǎo)委員會，成了首批受聘專家之一。

畢業(yè)于河北師大的趙永恒，走出校園后就進(jìn)入了中科院國家天文臺工作，成為一名“追星人”，除了觀星星，還有一大愛好就是玩電腦。

十幾年前，作為國臺最懂電腦的研究員，趙永恒用一臺從中關(guān)村市場淘來的舊電腦鼓搗出了一個網(wǎng)站，這就是中國虛擬天文臺的雛形?！拔覀兊南敕ê芎唵?，把國內(nèi)外天文望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)放到這個平臺上?！?

廣袤的宇宙意味著海量的數(shù)據(jù)，這也是天文學(xué)不同于其他學(xué)科的重要特征。

以趙永恒負(fù)責(zé)的LAMOST郭守敬望遠(yuǎn)鏡為例，它可以同時觀測四千個天體，相當(dāng)于同時啟動四千臺天文望遠(yuǎn)鏡。到目前為止，已經(jīng)觀測了將近3000個天區(qū)，收集了超過600萬條光譜數(shù)據(jù)。

“天文學(xué)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，兩年數(shù)據(jù)就翻一番。一個團(tuán)隊或者一個國家，不可能及時地把所有數(shù)據(jù)都分析完，所以數(shù)據(jù)開放程度越高，被研究的機會就越多，產(chǎn)生的科學(xué)成果就會越多?！壁w永恒說。

開放共享的天文數(shù)據(jù)

正是基于這樣的思考，2016年，中科院國家天文臺與阿里云達(dá)成了戰(zhàn)略合作，引入最前沿的云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)天文數(shù)據(jù)開放共享。

“今天不懂互聯(lián)網(wǎng)幾乎是寸步難行?！泵看胃⒗镌频募夹g(shù)團(tuán)隊開會，趙永恒都感覺收獲良多，“15年前，我們只有一個簡單的網(wǎng)站，如今中國虛擬天文臺主節(jié)點遷移到云端后，成為一個集成超過500TB的科學(xué)數(shù)據(jù)、1.5PB的存儲能力、700多Tflops計算能力和100多種軟件的超級平臺?！?

趙永恒希望，未來的虛擬天文臺能夠成為全世界天文學(xué)者和愛好者獲取天文數(shù)據(jù)、開展天文研究、進(jìn)行科普教育的綜合基地。

“科學(xué)離不開技術(shù)，技術(shù)也離不開科學(xué)?！闭缵w永恒理解的，國家天文臺聯(lián)合阿里云成立的跨界“尖兵部隊”，由最懂天文的技術(shù)專家和最懂技術(shù)的天文學(xué)家組成。

“我們從哪里來？時間有沒有起點？宇宙是怎樣誕生和演化的？要想回答這些終極問題，需要建立更加龐大的天文數(shù)據(jù)庫，而技術(shù)則是通往未來的鑰匙?！壁w永恒表示。

將天文科普進(jìn)行到底

為了給國內(nèi)的天文愛好者提供一個穩(wěn)定地展示自己才華和交流的平臺，在中科院國家天文臺—阿里云天文大數(shù)據(jù)聯(lián)合研究中心主任崔辰州等的多方努力下，國家天文臺LAMOST大科學(xué)工程設(shè)立了一臺專門無償為天文愛好者和業(yè)余天文組織提供主頁空間的服務(wù)器——“宇宙驛站”，并于2002年3月12日對外開放。

2005年中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會大會上，“宇宙驛站”榮獲組委會特別提名獎，理由是“走出了一條獨特的網(wǎng)絡(luò)科普道路”。

“宇宙驛站”是國內(nèi)目前唯一一臺專為天文科普服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。服務(wù)器在天文愛好者心中的地位日漸升高，國內(nèi)許多愛好者和組織把自己的主頁建立或遷移到這臺服務(wù)器上。

2017年1月，“國家天文臺—阿里云天文大數(shù)據(jù)聯(lián)合研究中心”成立。前不久，中國虛擬天文臺主節(jié)點和郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天數(shù)據(jù)成功上云，“宇宙驛站”天文科普網(wǎng)站群100多個天文科普網(wǎng)站同時上云，更好地服務(wù)廣大天文愛好者。

崔辰州認(rèn)為：“天文學(xué)是名副其實的‘大數(shù)據(jù)’科學(xué)，每天由天文觀測設(shè)備捕捉到的海量天文數(shù)據(jù)，不僅是科學(xué)研究的必需品，也是寶貴的科學(xué)普及和教育資源。”

“過去由于技術(shù)限制，這些數(shù)據(jù)無法得到充分的利用和分享，而在互聯(lián)網(wǎng)+時代，云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的成熟，加速了學(xué)科發(fā)展和大眾科普?！贝蕹街荼硎?，“因此，天文科普教育工作必須由數(shù)據(jù)、由新技術(shù)來驅(qū)動，通過互聯(lián)網(wǎng)把國際、國內(nèi)的專家以及廣大公眾連接起來?！?