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云计算与星辰大海的结合——不要回答，来自百亿光年外的未知信号

日期：2020-07-08点击：390收藏

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今年在疫情的影响下，各国的经济发展都遇到了一些困难，甚至除中国以外的主要经济体都会进入了负增长的情况，不过越是这样的时候，越不能把眼光放在眼前的苟且，我们头上的星辰大海依旧会给我们带来希望。

中国天眼捕捉到了罕见的快速射电暴三连闪，发现了来自宇宙深处的快速射电暴，根据目前的数据分析，这个脉冲信号源很可能来自于上百亿光年！熟悉《三体》的读者肯定会知道，这次发现的脉冲信号不太像是自然天体所发出的，因此这个脉冲信号的背后很可能是地外生命随手扔的“漂流瓶”？

对于这样的信息，黑暗森林法则一再提示人类，“不要回答”，但出于对远方星空的向往与好奇，人类往往执着于向远方传播我们的存在着的信息。

Fast天眼天体信号的捕获神器

我想IT人可能都不知道，贵州有这么一个神器FAST中国天眼-世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

FAST是一款500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope），简称FAST， “天眼”由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成， 1994年我国天文学家南仁东于“天眼”构想，前后历时22年于于2016年9月25日落成启用。尤其值得一提的是，天眼是我国具有自主知识产权的射电望远镜，其综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍，可以探索到接近宇宙边缘（137亿光年以外）的电磁信号。

上云，天眼观测数据的处理之道

人类对于太空的探索从未停止过脚步，但是星辰大海又是如此弥费国资，为了让天眼能够“看”到更远的星星，天文科学家发明了靠反射电磁波来观测宇宙的射电望远镜。它很多需要一个抛物面，用来将宇宙中投射来的电磁波到公共焦点，所以FAST天眼这样的望远镜，才长得很像一口锅。

从公开的资料来看，天眼这口“巨锅”的建设费用高达十几亿元，而且这种级别的射电望远镜，每天产生的观测数据即使是压缩以后，也高达50TB，天文观测所带来的信息量也同样是天文量级的，从这之中找出远方文明的消息，也就意味着巨大的人力、算力乃至运营成本，如何低成本，高效率地处理采集到的海量信息，无疑是摆在天文学家面前的最棘手问题。

早些年， NASA科学家曾努力地向大众科普天文知识，还放出大把精心处理过的黑洞、星空照片，就为了让“看星星”这件事显得更有趣一些，进而获得国会的经费支持。

不过值得一提的是，早在2016年，也就是天眼FAST建成的同年，中科院国家天文台就实现了中国虚拟天文台上云，也正是上云带来的效益，不但将中国天文研究的水平提高了一个台阶，更是降低了日常运营方面的成本。

其实，天文学是一门由数据驱动的科学，天文学与人工智能IT技术的结合，往往会取得意想不到的效果，在深度学习还没“火”起来的20多年前，国家天文台就已经开始利用深度学习来进行太阳黑子的活动预测了。不过，基于深度学习的特性，需要大量信息训练，这对于算力也有着迫切需求，因此当时只能采用大型实体超算来进行，但这样做成本巨大，运算效果却未必理想。

不过上云之后，这一切得到了根本性的改观，借助自主研发的飞天超大规模通用计算操作系统，得以将百万级服务器连接成一台“超算”，利用其提供的算力进行处理，效率能够提高20多倍。原来需要花费7天才能处理完的量，如今只需花费8小时；产品生成周期也缩短9倍，从以前的180天缩短到了20天。

云计算与星辰大海的结合-开源的天文

系统上云以后，很多事情也变得顺理成章了，因为云平台是天然支持AI等新兴技术的。总结一下天文科学方面的系统需求主要有以下几点：

信息聚类分析：其工作本质在于分类整理，并找出背后的联系，而宇宙中的电磁信号无处不在，它展现出的周期规律，背后很可能只是“脉冲星”，不断发出电磁信号。而脉冲星就像大海航行的灯塔一样，可以帮助我们确定“坐标”，确定分析锚点。

结果数据传输：与此同时，深度学习所依赖的大量信息如何传送也是一大难事。在研究机构尚未采用云计算技术时，如果有传送数据的需求，就只能靠天文研究人员背着硬盘“人肉搬运“。但在中国虚拟天文台上云项目完成以后，无论是数据处理、传输，还是存储、分享，种种难题都如同快刀斩乱麻一般轻松解决。

而我国的天文科学家们，不但将上述需求圆满解决，还基于云计算技术为打造了了“全球天文资源平台”，这样一套SaaS产品，这其中包含FAST天眼大量信息，后续，还会发扬开源精神，将有更多天文观测内容开放给公众共享。

无论你是天文学家还是普通的天文爱好者，都可以利用云端平台访问相关天文观察成果。这样能够让研究领域不再存在障碍，让信息也不再“沉睡”在各大研究机构的设备中，能够面向全社会，展现出更大的研究价值。

人类在探索星辰大海的过程中，往往都会收获意外的礼物。比如澳大利亚天文学家约翰·奥萨立文发明了目前很多年轻人的——Wi-Fi；英国天文学家、诺贝尔奖获主的马蒂莱尔发明了综合孔径成像，这个技术也被利用到了医学上，也就是CT、核磁共振与PET发射端侧扫瞄。而且由于数据量大，相似图片多，天文学家还为我们贡献了很多高精度的图像识别算法；可以说天文研究会将技术成果反哺给全社会，进入我们的日常生活。

也许在未来的某一天，你会发现，由于图像识别技术的改进，让你能够在电商平台上更快地找到心仪的商品；你的孩子也突然迷上了天文学，开始去研究恒星的形成、星系的演化，心里装下了整个宇宙……而这一切，可能仅仅只是100万光年以外的一道电磁波所带来的改变，看似微小，却影响深远。