“中國天眼”沖擊新目標　亟須啥？技術攻關

9月11日無人機拍攝的“中國天眼”全景。新華社記者 劉續 攝

理論上，FAST的探測能力接近可視宇宙的邊緣。調試兩年來，FAST的卓越表現，引人無限遐想：未來，FAST有無可能沖出銀河系尋找新星？FAST有無可能產生一些諾獎級別的科學成果？這一切，取決于FAST能否把性能調到最好，以及是否擁有出色的數據處理能力。

9月下旬，科技日報記者從位于貴州平塘的中科院國家天文臺了解到，科學家團隊正在開展技術攻關，以期為FAST下一步的科學探測掃除障礙。

尋找銀河系外新星，是長遠目標

“我和世界上很多科學家都非常期待FAST開始觀測宇宙中不同的星體，它將有能力觀測到宇宙大爆炸時期的信號，探測能力幾乎能夠接近到整個宇宙起源。它將發現我們從未見過的事物。”這是平方公里陣列射電望遠鏡組織總干事菲利普·戴蒙德對于FAST所寄予的厚望。

500米的大口徑，成就了FAST這個觀天巨眼。理論上說，FAST能夠接收到137億光年以外的電磁信號，這個距離接近于可視宇宙的邊緣，更將人類的深空探測能力提升到了前所未有的高度。

調試兩年來，FAST的“牛刀小試”讓外界驚艷。它首次發現的毫秒脈沖星，是至今人類發現的射電流量最弱的高能毫秒脈沖星之一，美國阿雷西博等國際大型射電望遠鏡曾多次搜索，卻始終難覓其蹤。

科學家預測，FAST在未來有希望找到4000顆脈沖星。而在脈沖星被發現后的幾十年間，人類也僅僅探測到了2700多顆而已。

深空狩獵，駐守科學家特別希望FAST能夠沖出銀河系尋找新星，特別是快速旋轉、密度極高的脈沖星。如果FAST能捕獲河外星系脈沖星，將在國際上具有開創性的意義。為此，FAST工程的技術團隊已經開始著手準備，最早可能在明年進行探測。

中科院國家天文臺FAST工程調試組成員盧吉光表示，脈沖星的科學意義不僅在于研究它本身，它還能作為研究其它天體的探針。如果能夠找到河外脈沖星，就能用它們來研究星系際介質的屬性。在使用脈沖星測時陣探測遙遠天體發出的引力波時，也就相當于擁有了更長的干涉臂。

“FAST最大的優勢在于它的高靈敏度，十分適合用于研究脈沖星的單脈沖，從這些單脈沖的細節中就可以推斷出脈沖星的輻射機理，從而進一步限制脈沖星的物態，并推動其他相關科學。”盧吉光說。

技術攻關為科學探測“掃除障礙”

未來，FAST將覆蓋當今射電天文的主流熱點方向和科學目標：巡視宇宙中的中性氫，以探索宇宙起源和演化；觀測脈沖星、探測星際分子，甚至還可以搜尋地球外生命……隨著FAST的正式投用，各國科學家將相繼共享使用，除了可能給中國天文學帶來一個“黃金時代”外，也有望誕生一些重要的原創科學成果。

中科院國家天文臺FAST工程總工程師姜鵬介紹，射電天文學是天文學的前沿分支，射電天文觀測產生了近一半的天文相關的諾貝爾物理學獎。特別是在最熱的脈沖星領域，已經誕生了兩項諾貝爾獎。FAST預期將發現雙倍于人類已知數量的脈沖星，尤其是特殊品種的脈沖星，極有可能在廣義相對論和引力波探測方面取得重大突破。

當然，這一切，取決于FAST能否把性能調到最好，以及是否擁有出色的數據處理能力。

面對19波束投用后產生的海量數據挑戰，FAST團隊在存儲和計算能力上感到很“吃力”，數據堆積的危險也步步緊逼。不過，FAST與中國電信聯手建設的數據中心即將投入使用，科學家團隊也正在開展技術攻關，力圖為FAST下一步的科學探索掃除障礙。

“目前，因每天接收的數據量增加了數十倍，需要解決傳輸、存儲和加速等問題。”貴州省政協原副主席、貴州師范大學副校長謝曉堯說。現在19個波速接收的數據為38G/秒，每年要接收96P，經過處理，大概要達到10P—15P。這么大的數據量，不及時計算就是數據垃圾。所以，技術攻關顯得非常迫切。

超級數據給貴州帶來挑戰和機遇

除了科學產出，未來30年，FAST的數據量將超過10EB，完全計算處理需要新技術的發展。一方面，超級數據將推動天文科研由假設驅動轉向數據驅動，過去是“應該設計什么樣的實驗來驗證這個假設”，現在則是“從這些數據中能分析出來什么，如果把其他數據融合，又能夠發現什么”。另一方面，貴州大數據也因此面臨不少挑戰。

“超級巡天數據給貴州在技術和人才上帶來前所未有的挑戰。”按照謝曉堯的說法，在FAST數據采集、傳輸、存儲和分析等方面，貴州需要在先行先試上取得突破。當然，這樣的數據“富礦”，也有助于貴州培養和吸引大數據處理和分析方面的科研型和應用型人才，超算領域由此取得重大突破也并非不可能。

目前，貴州省正在以此為契機，籌建國家超算貴安中心和貴州科學數據中心。下一步，貴州省將發布技術榜單，組織全國乃至全球科學家針對超級數據的儲存、傳輸、處理能力進行挑戰，以提升貴州省大數據的技術水平和產業發展水平。

值得一提的是，在FAST的引領下，貴州已初步構建起了天文科研矩陣。中國科學院FAST重點實驗室、FAST早期科學數據中心、貴州省射電天文數據處理重點實驗室、貴州省信息與計算科學重點實驗室等科研機構，吸引了一大批高水準科研人員，這些都為FAST提供了有力的人才支撐。