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大數據助天文學研究風光無限

發佈時間:2017-05-11 09:39:29  |  來源:《中國科學報》  |  作者:彭科峰  |  責任編輯:科學頻道

■本報記者彭科峰

戰國時期,一本記載著800多顆恒星名字和位置的《石氏星經》,是祖輩們探索宇宙的秘笈,被譽為最古老的天文數據庫。

2400年後,美國天文學家發現了一顆超高速星。有趣的是,這個發現並非由天文觀測獲得,而是利用中國虛擬天文臺公佈的數據“算”出來的。

事實上,除了科學家,普通百姓也能借助大數據、雲計算等高科技來實現“天文突破”。此前,安徽合肥一名年僅10歲的小學生廖家銘,在沒有任何觀測設備的前提下,通過中國虛擬天文臺的數據發現了一顆超新星,是迄今為止全球年齡最小的超新星發現者。

“打電腦”的天文學家

“由於我們觀測的是宇宙中比較遙遠的星體,到達地球的信號很弱,很容易淹沒在城市的燈光裏,因此天文望遠鏡一般都建在大山深處。”從北京市區驅車前往位於河北省的觀測站,是中科院國家天文臺郭守敬望遠鏡運作和發展中心常務副主任趙永恒的工作常態。

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”—— 由國臺聯合阿裏雲成立的科技指導委員會,成了首批受聘專家之一。

畢業于河北師大的趙永恒,走出校園後就進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,趙永恒用一台從中關村市場淘來的舊電腦鼓搗出了一個網站,這就是中國虛擬天文臺的雛形。“我們的想法很簡單,把國內外天文望遠鏡的觀測數據放到這個平臺上。”

廣袤的宇宙意味著海量的數據,這也是天文學不同於其他學科的重要特徵。

以趙永恒負責的LAMOST郭守敬望遠鏡為例,它可以同時觀測四千個天體,相當於同時啟動四千台天文望遠鏡。到目前為止,已經觀測了將近3000個天區,收集了超過600萬條光譜數據。

“天文學已經進入大數據時代,兩年數據就翻一番。一個團隊或者一個國家,不可能及時地把所有數據都分析完,所以數據開放程度越高,被研究的機會就越多,産生的科學成果就會越多。”趙永恒説。

開放共用的天文數據

正是基於這樣的思考,2016年,中科院國家天文臺與阿裏雲達成了戰略合作,引入最前沿的雲計算、大數據技術,實現天文數據開放共用。

“今天不懂網際網路幾乎是寸步難行。”每次跟阿裏雲的技術團隊開會,趙永恒都感覺收穫良多,“15年前,我們只有一個簡單的網站,如今中國虛擬天文臺主節點遷移到雲端後,成為一個整合超過500TB的科學數據、1.5PB的存儲能力、700多Tflops計算能力和100多種軟體的超級平臺。”

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

“科學離不開技術,技術也離不開科學。”正如趙永恒理解的,國家天文臺聯合阿裏雲成立的跨界“尖兵部隊”,由最懂天文的技術專家和最懂技術的天文學家組成。

“我們從哪來?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據庫,而技術則是通往未來的鑰匙。”趙永恒表示。

將天文科普進行到底

為了給國內的天文愛好者提供一個穩定地展示自己才華和交流的平臺,在中科院國家天文臺—阿裏雲天文大數據聯合研究中心主任崔辰州等的多方努力下,國家天文臺LAMOST大科學工程設立了一台專門無償為天文愛好者和業餘天文組織提供主頁空間的伺服器——“宇宙驛站”,並於2002年3月12日對外開放。

2005年中國網際網路協會大會上,“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路科普道路”。

“宇宙驛站”是國內目前唯一一台專為天文科普服務的網路伺服器。伺服器在天文愛好者心中的地位日漸升高,國內許多愛好者和組織把自己的主頁建立或遷移到這臺伺服器上。

2017年1月,“國家天文臺—阿裏雲天文大數據聯合研究中心”成立。前不久,中國虛擬天文臺主節點和郭守敬望遠鏡巡天數據成功上雲,“宇宙驛站”天文科普網站群100多個天文科普網站同時上雲,更好地服務廣大天文愛好者。

崔辰州認為:“天文學是名副其實的‘大數據’科學,每天由天文觀測設備捕捉到的海量天文數據,不僅是科學研究的必需品,也是寶貴的科學普及和教育資源。”

“過去由於技術限制,這些數據無法得到充分的利用和分享,而在網際網路+時代,雲計算和大數據技術的成熟,加速了學科發展和大眾科普。”崔辰州表示,“因此,天文科普教育工作必須由數據、由新技術來驅動,通過網際網路把國際、國內的專家以及廣大公眾連接起來。”

文章來源:《中國科學報》
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