集雲計算、大數據據等技術於一身的「虛擬天文臺」獲得科技進步獎

2020-12-25 儀器網

天文觀測重要手段是天文望遠鏡。用無線電天線探測到來自銀河系中心(人馬座方向)的射電輻射,標誌著人類打開了在傳統光學波段之外進行觀測的第一個窗口。二次大戰後,射電天文學脫穎而出。射電望遠鏡為射電天文學的發展起了關鍵的作用。六十年代天文學的四大發現:類星體、脈衝星、星際分子和宇宙微波背景輻射,都是用射電望遠鏡觀測得到的。

除了射電觀測,非可見光天文觀測還包括紅外觀測、紫外觀測、X射線觀測和γ射線觀測等。由於這幾種天文觀測受地球大氣的影響更大,人們往往將望遠鏡安裝在飛機上,或用熱氣球載上高空。此後又用火箭、太空梭和衛星等空間技術將望遠鏡送到地球大氣層外。

空間觀測設備與地面觀測設備相比,有極大的優勢。光學空間望遠鏡可以比在地面接收到寬得多的波段。由於沒有大氣抖動,解析度也得到了極大地提高。空間沒有重力,儀器也不會因自重而變形。空間天文觀測太空飛行器把觀測儀器送到離地面幾百公裡高度以上的宇宙空間進行天文觀測的航天工具。空間天文觀測﹐又稱為大氣外觀測。雖然人們在衛星上天以前﹐已開始利用飛機﹑氣球﹑火箭進行探測。

一個完整的空間天文探測系統包括太空飛行器﹑運載火箭和地面支援設備三大部分。太空飛行器是裝載科學儀器﹑執行探測任務的主要部分。進行空間天文觀測的太空飛行器必須具有控制自身姿態變化的能力﹐具有精確的定向精度﹐以完成證認天體﹑確定輻射空間分布和輻射源位置的任務。為了進行複雜的科學考察﹐太空飛行器還必須具備大規模數據貯存和快速傳輸的能力。世界各國相繼發射了大量太空飛行器。為了執行各種特定的使命﹐還發射了一系列考察衛星﹑行星和行星際的太空飛行器﹐構成不同的觀測系列。

近日,由國家天文臺和天津大學共同申報的「中國虛擬天文臺基礎軟體與系統」獲得科學技術進步二等獎,中國虛擬天文臺針對國內天文觀測設備與科學數據開放共享具體需求,基於雲計算、高性能計算、大數據等技術,為我國天文學界研發了支持從觀測時間申請、海量天文數據歸檔發布、在線數據分析處理到學術成果管理等環節,涵蓋天文學研究全生命周期的基礎平臺,是國際上首個實際應用的虛擬天文臺,2015年正式運行,已有正式註冊用戶2萬2千餘人,其中科研用戶3200人,是中科院天文大科學研究中心指定的觀測技術服務平臺,為LAMOST、FAST等國家天文大科學工程以及國內各核心天文觀測設備提供直接支持。

虛擬天文臺

是由虛擬的數字天空、虛擬的天文望遠鏡和虛擬的探測設備所組成的機構。在天文學中對整個天區進行觀測、普查稱為巡天。利用伽馬射線巡天、X射線巡天、紫外巡天、光學巡天、紅外巡天和射電巡天所得到的觀測數據,用適當的方法對數據進行統一規範的整理、歸檔,便可以構成一個全波段的數字虛擬天空;而根據用戶要求獲得某個天區的各類數據.

就仿佛是在使用一架虛擬的天文望遠鏡;如果再根據科學研究的要求開發出功能強大的計算工具、統計分析工具和數據挖掘工具,就相當於擁有了虛擬的各種探測設備。因此,虛擬天文臺是網際網路時代天文學研究發展的必然產物。虛擬天文臺將徹底改變人們對天文學研究工作的看法:將來不會再有天文學家在黑暗中用手調節望遠鏡,天文學家要取得數據只需要打開電腦、登錄網站、輸入幾個參數、點幾下滑鼠即可。

建立虛擬天文臺的意義

國際虛擬天文臺(簡稱IVO)正處於起步階段,中國天文界以及作為中國天文界唯一大科學工程的LAMOST項目應該積極參與,從一開始就把自身融入到這股將為天文學帶來一場新的革命的浪潮中。中國虛擬天文臺的建設是非常必要的。

1、只有加入國際虛擬天文臺聯盟,才能以平等的身份全方位共享IVOA的技術與資源。

2、建設China-VO是實現LAMOST、BATC巡天等我國自產數據與IVO數據融合的最佳途徑。

3、建設China-VO可以培養一批與IVO相適應的天文學家和技術人才,為未來中國天文學的發展提供智力支持。

4、可以利用IVO豐富的資源加強教育和科學普及工作,提高我國公眾的科學素質。

大樣本光譜巡天是LAMOST工程的本質特點,把LAMOST建成為「VO-oriented LAMOST」不但是LAMOST本身的需要,也將是中國對世界天文的重大貢獻。它的觀測數據將成為China-VO的基礎,為國際虛擬天文臺和天文學的發展做出貢獻。

虛擬天文臺的功能服務項目

從IVO的發展趨勢以及IT領域的技術動向來看,層次式的體系結構將是未來網格技術發展、WEB服務以及IVO體系結構的主流。China-VO的基本體系框架:

1、構造層

是整個虛擬天文臺系統的資源基礎,其中包括各種數據資源、計算資源、網絡資源、存儲資源等。這裡China-VO將充分利用中科院科學資料庫的現有數據資源和數據存儲資源,以及中國科研網的網絡資源。資源層將採用符合開放網格服務架構標準的網格系統,比如Globus Toolkit為基礎,配合其他網格系統服務工具,利用標準的數據模型和服務模型,通過抽象化實現統一的數據訪問和統一的計算訪問以及網格系統管理等功能。

2、匯集層

包括最能體現天文特色的各種VO服務,比如數據處理、數據挖掘、統計分析、可視化等應用服務。

3、用戶層

也就是虛擬天文臺門戶(簡稱VOP),是虛擬天文臺體系的最高層,直接與虛擬天文臺用戶接觸。用戶層的基本職能是用戶任務提交和處理結果返回。根據用戶類型的不同,比如天文學家、其他學科科研人員、大學生、理科教師、天文愛好者、中小學生、網絡衝浪兒等,VOP將提供相應的任務提交界面和結果顯示方式。對於職業天文學家,VOP將提供最為全面、高級、可自定義的任務提交界面,處理結果的返回方式也可以讓天文學家最大限度的進行定製。

對於有較高科技知識基礎的用戶,比如其他學科的科研人員、大學生和理科教師,VOP將在任務提交、結果返回方式的選擇上提供一定的自由度,同時提供與這些用戶知識水平相適應的輔助工具和資料文檔。具有一般知識水平的普通大眾可能會在數量上佔據虛擬天文臺用戶的多數,不過這些用戶對虛擬天文臺的功能要求相對簡單。為了讓普通公眾也能理解高深的天文學,VOP將提供各種可視化工具和友好的人機界面,把觀測數據和處理結果生動的、以公眾樂於接受的形式提供給這些用戶。

新聞來源:中國科學院國家天文臺、百度

相關焦點

  • 國家天文臺攜手阿里雲:計算100億光年數字宇宙 打造虛擬天文臺雲項目
    可以說,「天文數字」一詞直觀體現了天文學面臨的首要挑戰:海量數據存儲和超大規模計算。根據預測,到2025年,天文觀測相關的數據採集量將達到每年250億TB。 國家天文臺臺長嚴俊表示,天文學是最早的數據驅動學科,早在10多年前就進入了大數據時代。大數據為天文學的新發現和創新發展提供了廣闊空間,也帶來非常多的技術挑戰。
  • 大數據帶來的天文視覺盛宴——走近中國虛擬天文臺
    (原標題:大數據帶來的天文視覺盛宴——走近中國虛擬天文臺)
  • 天文大數據都能做什麼? 虛擬天文臺讓天文數據活起來
    作為一門基礎科學,天文學解答的是關乎人類從何而來、將去向何處這樣的大問題,它是孕育重大原創發現和前沿的科學,也是推動科技進步和創新的戰略制高點。在網際網路+的時代,面對海量的天文大數據,天文學家和公眾有同樣的機會取得新的發現。也許未來,我們中的任何人都有可能成為揭示宇宙和人類發展重大奧秘的那位幸運兒。
  • 國家天文臺與阿里雲達成合作,擬完成虛擬天文臺上雲項目
    阿里雲在人工智慧、超大規模計算領域的技術優勢,將被應用於天體物理研究領域,提升中國在天文學領域的基礎科研能力。據悉,雙方合作內容包括:成立「國家天文臺-阿里雲天文大數據聯合研究中心」;共同完成中國虛擬天文臺上雲項目,打造全生命周期的天文大數據管理與開放共享平臺;開發雲上天文應用軟體與服務;推進數據驅動的天文科普教育,通過網際網路與大眾共享數字宇宙;針對光學天文、射電天文、數值模擬和數據挖掘等領域的大數據技術與應用開展深度合作。
  • 中國虛擬天文臺重大研究計劃結束評估
    以國家天文臺研究員趙永恆為負責人的「中國虛擬天文臺試驗系統研究與開發」課題被作為重點項目獲得資助。   在2004-2007年項目執行期間,項目組針對天文學研究對「以網絡為基礎的科學活動環境」的需求分階段、分步驟地開展了關鍵技術研究和試驗平臺開發工作,針對科技資源的便捷高效訪問、編程模式下科學數據的大規模統一訪問、各類科技資源的無縫融合使用等關鍵問題開展了系統而深入的研究。
  • 國家天文臺發布巨幅宇宙二維天圖,利用阿里雲資源計算分析數據
    1月14日,國家天文臺北京-亞利桑那BASS巡天團隊、DESI國際合作巡天項目團隊聯合發布最新巨幅宇宙二維天圖。這也是目前人類測量獲得的最大宇宙天圖,全球200名科研人員歷時6年聯合觀測和數據分析,覆蓋兩萬平方度的天空,約為全天球面積的一半,容納10萬億數碼像素,包含20億天體。
  • 【中國科學報】虛擬天文臺 讓天文學飛入尋常百姓家
    中國科學院國家天文臺信息與計算中心主任、國際虛擬天文臺聯盟副主席、中國虛擬天文臺負責人崔辰州告訴《中國科學報》,2000年左右,隨著美國斯隆數字巡天(SDSS)等一批天文觀測項目開始啟動,天文學的觀測方法發生了重大改變,從對單個天體的精細觀測改為大天區巡天觀測。新的觀測方式帶來了海量數據,如何存儲、分析和呈現這些浩如煙海的數據成為了天文學家迫在眉睫的問題。
  • 百度機器翻譯獲國家科技進步獎
    1月8日,2015年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行,百度機器翻譯項目獲頒國家科學技術進步獎二等獎,這是該獎項首次出現網際網路巨頭(BAT)的身影。   機器翻譯一直被公認為人工智慧領域最難的課題之一,百度機器翻譯的突破性成果,使我國掌握了網際網路機器翻譯的核心技術,佔領了技術制高點。
  • 「國家天文臺—天津大學天文信息技術聯合研究中心」成立
    ,同時希望雙方把握住中科院科研體制改革,以及天文大科學研究中心成立的機會,把合作科研做得更好,共同推動我國天文事業的快速發展;隨後劉東志副校長與盤軍處長共同為聯合研究中心揭牌,宣布聯合研究中心正式成立。
  • 中國科學院國家天文臺崔辰州:天文大數據能帶來什麼?
    12月11日,由中關村大數據產業聯盟、北京大數據研究院主辦的第七屆中關村大數據日——「大數據應用與治理」主題高峰會議在中關村國家自主創新示範區會議中心舉行。本文內容由雷鋒網整理自中國科學院國家天文臺研究員崔辰州的演講——《天文大數據研究動態》,天文學不僅僅是你我看到的宇宙星辰,還有這些大數據研究人員背後的情懷與堅持。
  • 百度機器翻譯獲獎 與166項技術共獲進步獎二等獎
    1月8日,國家科技獎勵大會在北京人民大會堂隆重舉行,百度機器翻譯獲獎。今年,國家科學技術進步獎共評選出187項。百度機器翻譯與其他166項技術共獲進步獎二等獎。1947年,機器翻譯步入歷史舞臺,但多年來機器翻譯卻一直處在象牙塔中。百度與多家機構共同研發,最終突破了機器翻譯領域內的四大技術難題。
  • 國家天文臺聯手阿里雲 合力遠程天文觀測和特色科普教育
    今天下午,中國科學院國家天文臺與阿里雲計算有限公司共建的天文大數據聯合研究中心在北京正式揭牌。雙方將共同推進大數據時代的天文學科學研究和科普教育工作,部分數據上雲後將向全世界開放。 在活動現場,國家天文臺負責人表示,這次跨界「融合」是科學大數據與豐富的雲資源和深厚信息技術的「融合」,在天文學上結出碩果的同時,將在更廣闊的領域內發揮引領和示範作用,推進大數據的應用創新和技術發展。 阿里巴巴技術委員會主席王堅表示,人類從哪裡來、宇宙有哪些奧秘,這些其實是生命起源最基本的問題。
  • 數牘科技中標聯通大數據,隱私計算助力數據要素安全流通
    近日,聯通大數據「2020年聯通大數據公司數據科學研發平臺建設項目」公開招標結果公布,數牘科技成功中標。聯通大數據和數牘科技在隱私計算領域合作已久。雙方在大數據和隱私計算技術優勢互補的基礎上,通過聯合技術攻關的方式,共同攻克了數據要素安全流通與協作的技術難題,實現了原始數據不出庫情況下的「數據可用不可得」,有效解決了數據孤島問題。三大因素共同驅動,隱私計算正逢其時據信通院和數牘科技聯合發布的《隱私保護計算技術報告2020》分析,當前有三大因素制約數據流通與協作。
  • 以數據科學開發虛擬旅遊
    為了對抗疫情,許多企業與航空公司紛紛推出虛擬旅遊或偽出國體驗行程,來彌補幾個月來的虧損。美國奧古斯塔大學(Augusta University)喬治亞醫學院的研究人員利用先進科技,結合現有的照片或旅遊熱點影片,開發一種逼真的虛擬旅遊技術,目標是重振受疫情衝擊的旅遊業。
  • 信義玻璃獲得2011年度國家科學技術進步獎二等獎
    東莞2012年5月25日電 /美通社亞洲/ -- 日前,2011年度國家科學技術獎勵結果揭曉,由信義玻璃旗下的信義光伏產業(安徽)控股有限公司、蚌埠玻璃工業設計研究院和中國建材國際工程集團有限公司聯合完成的「太陽能電池用微鐵高透過率玻璃成套技術及產業化開發」成果榮獲2011年度國家科技進步二等獎。
  • 大數據帶來的天文視覺盛宴 | 第三屆萬維望遠鏡宇宙漫遊製作大賽...
    這是中國虛擬天文臺「數據驅動的天文科普教育」計劃的一部分,旨在通過WWT宇宙漫遊的設計製作激發參賽者的科學興趣,提高科技創新和實踐能力,培養團隊合作精神。大數據+雲計算時代的天文科普教育中國天文學界於2002年提出建設中國虛擬天文臺(China-VO)的構想,通過先進的信息技術把全球範圍內的天文學科技資源無縫連接在一起打造一個數據密集型的天文學研究和科普教育平臺
  • 我國天文學家當選國際虛擬天文臺聯盟主席—新聞—科學網
    10月11日,從荷蘭格羅寧根市傳來消息,正在此舉行的國際虛擬天文臺聯盟(IVOA)秋季年會上,中國虛擬天文臺計劃負責人、國家天文臺崔辰州博士當選為聯盟主席
  • 2019世界VR產業大會虛擬實境可視計算論壇:智能感知助力VR應用
    編者按:10月20日,2019世界VR產業大會「虛擬實境可視計算分論壇」在南昌舉辦。論壇由奧地利VRVis國家虛擬實境可視計算技術研究中心、維爾科寶科技有限公司、奧地利CKM工業集團有限公司承辦。論壇以 「虛擬實境可視計算技術在產業發展中的應用」為主題,探討 VR/AR可視計算技術的發展以及在各行業中的應用情況。
  • 國家天文臺-天津大學天文信息技術聯合實驗室揭牌
    11月13日,由中科院國家天文臺和天津大學共同組建的「國家天文臺-天津大學天文信息技術聯合實驗室」正式成立。國家天文臺副臺長趙剛和天津大學的校方代表一起為聯合實驗室揭牌。    據悉,國家天文臺與天津大學軟體學院多年來在虛擬天文臺、天文資料庫、數據處理等方面一直保持著緊密的聯繫和深入的合作。
  • 張陳平教授領銜團隊榮獲國家科技進步獎二等獎
    張陳平教授領銜團隊榮獲國家科技進步獎二等獎 2020-01-10 12:58 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務