人类,最终,还是想看透天上宫阙

  “宇宙噪声”的发现,证明了恒星辐射理论,直接改变了我们今天的生活。同时借助无线电技术,美国工程师瑞伯率先发明了射电天文望远镜,为射电天文学时代奠定了基础。

  借助观测宇宙中不同恒星发出的无线电干扰,人类成功观测到了太阳黑子的存在、实现了预测流星群、发现了银河系外星云以及星际间的氢气团。这些发现奠定了我们此刻的宇宙观,比如宇宙大爆炸、黑洞、类地行星和宇宙辐射。

  而究其根源,惊艳人类历史的射电天文学时代,是来自人类对应用技术的努力探索——甚至可以说,如果没有收音机,人类就无从验证宇宙起源。

  其实在20世纪初,英法两国天文学家已经尝试探寻太阳射电波,但当时的无线电接收器灵敏度太差,关于宇宙的众多猜想都无法进行验证。

  无线电与探索宇宙的联系,再一次证明了这样一个真理:技术迭代,是人类透视宇宙的力量之源。

  计算,计算:引力波与黑洞的大时代

  今天,人类不断利用技术进步,透视宇宙深处的脚步依旧没有停止。

  或许在地理学、光谱学和无线电理论的数百年滋养下,人类观测宇宙的方案已经齐备(也许吧?),但是人类观测和记录来的海量数据到底如何分析和计算,这在今天变成了考验天文学的最大问题。

  可能大家还记得,2017年度诺贝尔物理学奖,授予了美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯、加州理工学院教授基普·索恩和巴里·巴里什,以表彰他们构思和设计了引力波天文台LIGO,并对直接探测引力波做出的杰出贡献。

  近两年,连续捕捉到引力波可能是天文学界最大的成果之一,它验证了广义相对论,将人类对时空深层法则的认识推向了新的高度。但可能很多人不知道,这背后隐藏着一场典型的“天文算力极限试探”。

  探测引力波的LIGO,全称是“激光干涉引力波天文台”,这种设备是由两条4公里长的手臂组成的L型仪器,可以测量万分之一个质子直径尺度上的变化,堪称人类精度最高的仪器之一。其捕捉到引力波经过地球时,会通知全球的天文机构一起观测。在2014年4月的观测中,LIGO极短速度通知了1000多家天文机构,调动70多台大型天文望远镜对1.2万光年外进行了观测,堪称天文界的全球狂欢。

  但是这样的“一夜狂欢”后,首先留下的是难以想象的,需要用大型计算机验证数年的数据量。某种程度上来说,我们今天正在等待天文学界对引力波的解析,就是在耐心等候人类算力的瓶颈。

  更著名的案例,大概是不久前刷屏的“黑洞照片”。为了拍摄这张照片,相关团队从2017年4月5日起,用8座射电望远镜连续进行了数天的联合观测。这直接产生了4PB的数据,用了两年时间才解析完成。

  在解析天文数据进程中,处在瓶颈中的不仅是算力,还有智能解析能力。几年前,美国宇航局NASA提出了前沿发展实验室FDL系列计划。其中重要组成部分,是用深度学习技术来解析回传的月球图像。如今NASA有大量卫星、探月车、空间站向地球回传月球数据。数据量多到了人类已经无法完成处理,所以转而希望借助AI来完成对月球的认知探索。

  神话里是嫦娥奔月,现实里是AI探月。

  从HC,到未来

  不难看出,今天人类认识宇宙进程中,却迫切需要的新技术、新工具就是算力与智能。

  纵观整个人类天文史,或许可以得出这样的结论:每一次人类透视宇宙的伟大进化,都得益于这一时代人类最擅长、最自豪的技术创造。天文学的进化,始终是不断向其他学科借用理论工具与技术工具的过程。

  而20世纪末到21世纪,人类最伟大的发明是信息技术与电子计算。这个工具的“天文化”,当然是今天人类用来看透天上宫阙的最新一双“技术之眼”。

人类,最终,还是想看透天上宫阙

  用于窥探浩渺宇宙的算力与智能之眼,需要我们等待很久吗?这里或许可以做个剧透。探测宇宙“新的工具”并不在遥远的未来,而就在5天之后,Philip Diamond,国际组织SKA(平方公里阵列射电望远镜)总干事将来到2019华为全联接大会现场,与我们一起揭晓宇宙探索的最新“技术之眼”;它也不像过去数百年一样诞生于欧美,而是就来自中国这片勇于仰望星空的土地上——2019年华为全联接大会,正在酝酿某个跟探索宇宙相关的东西。

  是什么呢?让我们保持好奇,先期待一下——数千年历史证明,好奇心,是能让人类在宇宙面前,显得不那么渺小的东西。

本文来自: 脑极体


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