當天文學遇到大數據

浩瀚的宇宙自古以來就一直吸引著人類進行不懈探索。天文學這門基于觀測的最古老的自然科學，隨著科技的進步，目前也邁進了大數據時代。

天文學是最早的數據驅動學科，云計算與大數據技術是制約學科發展的關鍵因素。除了海量天文數據，在線服務、軟件工具、數據處理系統、分析挖掘環境等也都是推動天文科研、科普的重要因素。

海量的數據與先進的信息技術“融合”，在天文學領域結出碩果的同時，將在更廣闊的空間發揮引領和示范作用。比如，分布式海量數據存儲、大規模計算、新一代應用架構、機器學習和人工智能等方面的技術，幫助中國科學院國家天文臺逐步實現數據資源上云，其中包括在貴州最新落成的FAST（中國天眼）觀測的數據。

FAST是由中國人創造的世界上最大的單口徑射電望遠鏡，它為我國天文學研究者提供了先進的儀器設備，同時也帶來了海量大數據。有統計顯示，FAST進入正式科學觀測后，每天將產生高達50TB的數據。

在FAST早期觀測時，國家天文臺采用的是漂移掃描的觀測模式，這個模式有一個19波束的接收機，帶寬400兆赫茲，通過1G的頻率進行采集，它的原始數據的產生率是38個GB每秒，壓縮后會小到原來的1/5到1/6，也就是大約6個GB每秒。

國內除了FAST，還有“悟空”衛星等，在國際上我國也有很多大型天文望遠鏡觀測項目，如跨越南非和澳大利亞的一平方千米的天線陣，據稱它的原始數據產生率將會超過十個PB每秒，將超過目前全球互聯網的帶寬，這都將給天文學帶來海量數據。

人類從哪里來，宇宙有哪些奧秘，這些其實是生命起源的最基本問題。研究這些基本問題的天文學是一個開放的學科，數據都向全世界開放共享。國際合作是天文學的“基因”，天文大數據將大大推動計算科學的發展。云計算技術發展到一定程度，世界上就會有更多人可以參與到人類這些基本問題的研究中來，產生全球共享的效應。

以郭守敬望遠鏡為例，它是我國天文學領域第一個國家大科學工程項目，也是世界上光譜巡天效率最高的望遠鏡。自2009年落成以來，已經獲得超過700萬天體的光譜，是世界上最大的天體光譜庫。目前，郭守敬望遠鏡的產品數據已經完成上云，并通過對外公開數據發布網站向全世界開放。上云完成后，將大大提升郭守敬望遠鏡觀測數據的顯示度和利用率。

在大數據時代，如何訪問和使用這些海量的信息成為了全世界天文學家面臨的難題。虛擬天文臺之父、美國約翰·霍普金斯大學的Alex Szalay教授提出了“虛擬天文臺”的設想。

虛擬天文臺是通過信息技術，將全球范圍內的天文數據無縫透明連接在一起，從而形成數據密集型網絡化天文研究與科普教育的平臺。多年來，我也一直致力于中國虛擬天文臺的研究和建設。

由中國虛擬天文臺與微軟研究院合作完成的“WWT北京社區”，成為了WWT官方中文門戶，正為全球的中文用戶提供各種信息和資源。

大數據時代，虛擬天文臺拉近了公眾與宇宙之間的距離，而中國虛擬天文臺和星明天文臺推出的“公眾超新星搜尋項目”，則為普通公眾在欣賞宇宙之美的同時，有了參與天文新發現的可能。也許將來國內有更多擁有天文設備的愛好者、組織團體加入到該項目中，尋找更多類型的天體，也將不斷充實虛擬天文臺為公眾服務的內容和功能。借助大數據帶來的科技進步，全民搜星的時代或許很快就會來臨。