云計算與星辰大海的結(jié)合——不要回答，來自百億光年外的未知信號

今年在疫情的影響下，各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都遇到了一些困難，甚至除中國以外的主要經(jīng)濟(jì)體都會進(jìn)入了負(fù)增長的情況，不過越是這樣的時候，越不能把眼光放在眼前的茍且，我們頭上的星辰大海依舊會給我們帶來希望。 中國天眼捕捉到了罕見的快速射電暴三連閃，發(fā)現(xiàn)了來自宇宙深處的快速射電暴，根據(jù)目前的數(shù)據(jù)分析，這個脈沖信號源很可能來自于上百億光年！

熟悉《三體》的讀者肯定會知道，這次發(fā)現(xiàn)的脈沖信號不太像是自然天體所發(fā)出的，因此這個脈沖信號的背后很可能是地外生命隨手扔的“漂流瓶”？ 對于這樣的信息，黑暗森林法則一再提示人類，“不要回答”，但出于對遠(yuǎn)方星空的向往與好奇，人類往往執(zhí)著于向遠(yuǎn)方傳播我們的存在著的信息。 

Fast天眼天體信號的捕獲神器** 我想IT人可能都不知道，貴州有這么一個神器FAST中國天眼-世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。 FAST是一款500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），簡稱FAST， “天眼”由主動反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)、接收機(jī)與終端及觀測基地等幾大部分構(gòu)成， 1994年我國天文學(xué)家南仁東于“天眼”構(gòu)想，前后歷時22年于于2016年9月25日落成啟用。

尤其值得一提的是，天眼是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的射電望遠(yuǎn)鏡，其綜合性能是著名的射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博的十倍，可以探索到接近宇宙邊緣（137億光年以外）的電磁信號。

上云，天眼觀測數(shù)據(jù)的處理之道

 人類對于太空的探索從未停止過腳步，但是星辰大海又是如此彌費(fèi)國資，為了讓天眼能夠“看”到更遠(yuǎn)的星星，天文科學(xué)家發(fā)明了靠反射電磁波來觀測宇宙的射電望遠(yuǎn)鏡。它很多需要一個拋物面，用來將宇宙中投射來的電磁波到公共焦點(diǎn)，所以FAST天眼這樣的望遠(yuǎn)鏡，才長得很像一口鍋。

 從公開的資料來看，天眼這口“巨鍋”的建設(shè)費(fèi)用高達(dá)十幾億元，而且這種級別的射電望遠(yuǎn)鏡，每天產(chǎn)生的觀測數(shù)據(jù)即使是壓縮以后，也高達(dá)50TB，天文觀測所帶來的信息量也同樣是天文量級的，從這之中找出遠(yuǎn)方文明的消息，也就意味著巨大的人力、算力乃至運(yùn)營成本，如何低成本，高效率地處理采集到的海量信息，無疑是擺在天文學(xué)家面前的最棘手問題。 

早些年， NASA科學(xué)家曾努力地向大眾科普天文知識，還放出大把精心處理過的黑洞、星空照片，就為了讓“看星星”這件事顯得更有趣一些，進(jìn)而獲得國會的經(jīng)費(fèi)支持。 不過值得一提的是，早在2016年，也就是天眼FAST建成的同年，中科院國家天文臺就實(shí)現(xiàn)了中國虛擬天文臺上云，也正是上云帶來的效益，不但將中國天文研究的水平提高了一個臺階，更是降低了日常運(yùn)營方面的成本。 

其實(shí)，天文學(xué)是一門由數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)，天文學(xué)與人工智能IT技術(shù)的結(jié)合，往往會取得意想不到的效果，在深度學(xué)習(xí)還沒“火”起來的20多年前，國家天文臺就已經(jīng)開始利用深度學(xué)習(xí)來進(jìn)行太陽黑子的活動預(yù)測了。不過，基于深度學(xué)習(xí)的特性，需要大量信息訓(xùn)練，這對于算力也有著迫切需求，因此當(dāng)時只能采用大型實(shí)體超算來進(jìn)行，但這樣做成本巨大，運(yùn)算效果卻未必理想。 不過上云之后，這一切得到了根本性的改觀，借助自主研發(fā)的飛天超大規(guī)模通用計算操作系統(tǒng)，得以將百萬級服務(wù)器連接成一臺“超算”，利用其提供的算力進(jìn)行處理，效率能夠提高20多倍。原來需要花費(fèi)7天才能處理完的量，如今只需花費(fèi)8小時；產(chǎn)品生成周期也縮短9倍，從以前的180天縮短到了20天。 

云計算與星辰大海的結(jié)合-開源的天文

 系統(tǒng)上云以后，很多事情也變得順理成章了，因?yàn)?a href="/tag/8947" target="blank">云平臺是天然支持AI等新興技術(shù)的?？偨Y(jié)一下天文科學(xué)方面的系統(tǒng)需求主要有以下幾點(diǎn)： 信息聚類分析：其工作本質(zhì)在于分類整理，并找出背后的聯(lián)系，而宇宙中的電磁信號無處不在，它展現(xiàn)出的周期規(guī)律，背后很可能只是“脈沖星”，不斷發(fā)出電磁信號。而脈沖星就像大海航行的燈塔一樣，可以幫助我們確定“坐標(biāo)”，確定分析錨點(diǎn)。 

結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸：與此同時，深度學(xué)習(xí)所依賴的大量信息如何傳送也是一大難事。在研究機(jī)構(gòu)尚未采用云計算技術(shù)時，如果有傳送數(shù)據(jù)的需求，就只能靠天文研究人員背著硬盤“人肉搬運(yùn)“。但在中國虛擬天文臺上云項(xiàng)目完成以后，無論是數(shù)據(jù)處理、傳輸，還是存儲、分享，種種難題都如同快刀斬亂麻一般輕松解決。 

而我國的天文科學(xué)家們，不但將上述需求圓滿解決，還基于云計算技術(shù)為打造了了“全球天文資源平臺”，這樣一套SaaS產(chǎn)品，這其中包含F(xiàn)AST天眼大量信息，后續(xù)，還會發(fā)揚(yáng)開源精神，將有更多天文觀測內(nèi)容開放給公眾共享。 無論你是天文學(xué)家還是普通的天文愛好者，都可以利用云端平臺訪問相關(guān)天文觀察成果。這樣能夠讓研究領(lǐng)域不再存在障礙，讓信息也不再“沉睡”在各大研究機(jī)構(gòu)的設(shè)備中，能夠面向全社會，展現(xiàn)出更大的研究價值。 

人類在探索星辰大海的過程中，往往都會收獲意外的禮物。比如澳大利亞天文學(xué)家約翰·奧薩立文發(fā)明了目前很多年輕人的——Wi-Fi；英國天文學(xué)家、諾貝爾獎獲主的馬蒂萊爾發(fā)明了綜合孔徑成像，這個技術(shù)也被利用到了醫(yī)學(xué)上，也就是CT、核磁共振與PET發(fā)射端側(cè)掃瞄。而且由于數(shù)據(jù)量大，相似圖片多，天文學(xué)家還為我們貢獻(xiàn)了很多高精度的圖像識別算法；可以說天文研究會將技術(shù)成果反哺給全社會，進(jìn)入我們的日常生活。 也許在未來的某一天，你會發(fā)現(xiàn)，由于圖像識別技術(shù)的改進(jìn)，讓你能夠在電商平臺上更快地找到心儀的商品；你的孩子也突然迷上了天文學(xué)，開始去研究恒星的形成、星系的演化，心里裝下了整個宇宙……而這一切，可能僅僅只是100萬光年以外的一道電磁波所帶來的改變，看似微小，卻影響深遠(yuǎn)。