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大數(shù)據(jù)助天文學(xué)研究風(fēng)光無限
2017-12-19
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大數(shù)據(jù)助天文學(xué)研究風(fēng)光無限

戰(zhàn)國時(shí)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(yù)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(gè)發(fā)現(xiàn)并非由天文觀測獲得，而是利用中國虛擬天文臺(tái)公布的數(shù)據(jù)“算”出來的。

事實(shí)上，除了科學(xué)家，普通百姓也能借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高科技來實(shí)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(tái)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(hào)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?！睆谋本┦袇^(qū)驅(qū)車前往位于河北省的觀測站，是中科院國家天文臺(tái)郭守敬望遠(yuǎn)鏡運(yùn)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(shí)間花在了另一項(xiàng)工作上：“打電腦”，因?yàn)樗尤肓艘恢厥獾摹凹獗筷?duì)”—— 由國臺(tái)聯(lián)合阿里云成立的科技指導(dǎo)委員會(huì)，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(tái)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(tái)最懂電腦的研究員，趙永恒用一臺(tái)從中關(guān)村市場淘來的舊電腦鼓搗出了一個(gè)網(wǎng)站，這就是中國虛擬天文臺(tái)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(gè)平臺(tái)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(shí)觀測四千個(gè)天體，相當(dāng)于同時(shí)啟動(dòng)四千臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡。到目前為止，已經(jīng)觀測了將近3000個(gè)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(shí)代，兩年數(shù)據(jù)就翻一番。一個(gè)團(tuán)隊(duì)或者一個(gè)國家，不可能及時(shí)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(jī)會(huì)就越多，產(chǎn)生的科學(xué)成果就會(huì)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(tái)與阿里云達(dá)成了戰(zhàn)略合作，引入最前沿的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)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。”每次跟阿里云的技術(shù)團(tuán)隊(duì)開會(huì)，趙永恒都感覺收獲良多，“15年前，我們只有一個(gè)簡單的網(wǎng)站，如今中國虛擬天文臺(tái)主節(jié)點(diǎn)遷移到云端后，成為一個(gè)集成超過500TB的科學(xué)數(shù)據(jù)、1.5PB的存儲(chǔ)能力、700多Tflops計(jì)算能力和100多種軟件的超級(jí)平臺(tái)?！?

趙永恒希望，未來的虛擬天文臺(tái)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)。”正如趙永恒理解的，國家天文臺(tái)聯(lián)合阿里云成立的跨界“尖兵部隊(duì)”，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(shí)間有沒有起點(diǎn)？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(gè)穩(wěn)定地展示自己才華和交流的平臺(tái)，在中科院國家天文臺(tái)—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(tái)LAMOST大科學(xué)工程設(shè)立了一臺(tái)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(duì)外開放。

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

“宇宙驛站”是國內(nèi)目前唯一一臺(tái)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(tái)服務(wù)器上。

2017年1月，“國家天文臺(tái)—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(tái)主節(jié)點(diǎn)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(gè)天文科普網(wǎng)站同時(shí)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(shí)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(shí)代，云計(jì)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。”崔辰州表示，“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(dòng)，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?！?


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