射電測量已成為人類認知宇宙的重要手段,望遠鏡陣列及其關鍵技術是射電測量的關鍵。在科技強國的國家戰略支撐下,作為科研大國,中國主導參與建設了國際天文大科學工程-平方公里陣(SKA)和國家大科學工程中國天眼FAST。這些成就離不開科研工作者日以繼夜的付出。貴州大學的張利教授也是千萬天文事業建設者之一。
隨著天文領域的發展,觀測設備也在不斷進步,現代觀測設備如大型射電望遠鏡等在不斷改良升級中,可以達到超高的靈敏度、解析度以及超快的測量速度,加速了人類探索和認識宇宙的步伐。然而,利用這些大型觀測設備進行天文觀測成像時,由於其他信號的干擾或者設備本身的影響,導致成像後的天文圖像失真,這將對後續的天文發現研究造成重大影響。與此同時,海量的觀測數據對算力消耗也構成巨大的挑戰。在這樣的背景下,張利,奮楫爭先,砥礪前行。
聚焦SKA數據處理,形成關鍵理論與技術體系
國際大科學工程SKA(Square Kilometre Array,平方公里陣列射電望遠鏡)是世界最大綜合孔徑射電望遠鏡,由全球超過10個國家共同出資建設,對於人類探索宇宙起源、生命起源、地外文明等自然科學重大前沿問題具有重要推動作用,也是繼國際熱核聚變實驗堆(ITER)之後中國參與的第二個國際大科學工程。中國作為SKA的創始成員國之一,深度參與了該項目的關鍵技術研發、核心設備研製和科學問題研究。
張利教授多年來圍繞SKA首要科學目標——宇宙再電離直接成像觀測,聚焦國際大科學工程SKA的數據處理關鍵技術瓶頸,鑽研關鍵理論、技術與軟體研發。
針對SKA數據處理關鍵科學與技術難題,建立了系列理論、形成了解決方案、開發了相應技術及軟體、構建了具有自主智慧財産權的射電望遠鏡陣列數據處理關鍵理論與技術體系。提出的多項技術已寫入射電天文通用軟體CASA,促使射電天文數據處理邁入高動態範圍的嶄新時代,為數據處理佔據重要地位的射電天文發展做出了實質性貢獻。
系列成果在“四大”國際著名天文Top期刊發表,獲得國際同行認可。相關研究獲得國家科技部、國家自然科學基金委等的經費支援。研究成果為我國科學家參與SKA獲得豐厚的科學回報提供核心關鍵技術支撐,服務於國家重大戰略需求。
圍繞中國天眼FAST,突破關鍵技術瓶頸
FAST(500米口徑球面射電望遠鏡),被譽為“中國天眼”,是“十一五”國家重大科技基礎設施建設項目,是中國乃至世界射電天文學領域的一個重要里程碑。FAST建成至今已取得多項世界矚目的科研成果,對推動我國天文學實現重大原創突破做出了重要貢獻。為進一步擴展FAST的觀測能力,推動天文、物理等相關學科的革命性發展,國內天文界正在積極籌建世界最大的大口徑望遠鏡陣列--中國“天眼”陣列FAST 陣列(FASTA)。FAST陣列在靈敏度方面具有無可比擬的優勢,但在解析度和成像能力方面存在一定局限。為此,張利教授以該科學問題為目標,將人工智慧、大數據等新技術與大科學工程FAST陣列深度融合,尋求FAST陣列關鍵技術再突破。借助參與國際大科學工程SKA的經驗,為正在籌建的FAST陣列研發數據處理關鍵技術,相關研究得到國家重點研發計劃項目等多項項目的支援。
張利教授在中國“天眼”望遠鏡陣列的技術研發和創新研究成果,為提高天文望遠鏡的觀測精度和解析度提供技術支援,以實際行動服務貴州省十四五科技創新“十件大事”。相關技術,在服務天文學領域的同時,還廣泛應用於通信、醫療、航空航太等其他領域,對社會的科技進步産生積極的影響。
科研結碩果,育人譜華章,奮進新征程
長風破浪會有時,直挂雲帆濟滄海。從中國科學院的求學經歷,到美國的科研工作經歷,再到貴州大學任職,變的只是環境,不變的是對科學研究的堅持與熱情。迄今為止,張利教授承擔各級研發項目40余項。近年來,以第一作者或通訊作者發表學術論文50余篇,主編教材1部,出版專著1部,授權/受理國家發明專利16項等。
多年來,張利在教學及科研的豐碩成果獲得了國家重點研發計劃項目首席科學家、貴州省青年科技獎、貴州省優秀青年科技人才、貴州省優秀科技個人、貴州省教學名師等榮譽。
科學的征程如同浩瀚星海,璀璨的光芒需要無數智慧的星辰共同閃耀。張利深刻認識到唯有大力培養更多的人才,才能讓這璀璨星海更加絢爛,推動科學不斷邁向新的輝煌。張利教授自入職貴大以來,圍繞大數據和射電成像技術等優勢方向,先後培養具有國際視野、掌握核心關鍵技術的人才100余名,包括碩士、博士、博士後等。
值得注意的是,張利團隊是貴州省內唯一從事射電望遠鏡陣列關鍵技術研發的團隊,致力於射電天文圖像處理理論研究及演算法研發,研究緊跟國際前沿。在建設中國天眼陣列方面具有明顯優勢和發展潛力,為貴州省乃至該領域發展提供關鍵人才支撐,推動國家大科學工程建設,服務國家重大戰略需求。
科研之路,初心如磐。一路走來,雖歷經風雨,但那份對科學奧秘的執著追求從未改變。未來,張利仍將懷揣著最初的夢想,在科研的海洋中奮力前行,做好科研與人才培養,為我國在國際大科學工程技術領域持續搶佔先機貢獻自己的一份力。(文/王超)
專家簡介
張利,中共黨員,中國科學院大學博士(中美聯合培養博士),國家重點研發計劃項目首席科學家、貴州大學教授、特聘教授、博士生導師。主要從事天文大數據、人工智慧、大數據技術與應用、深度學習研究,聚焦FAST、SKA等大科學工程的數據處理關鍵技術研發。