原標(biāo)題：E級(jí)超算，下一張黑洞照片“沖洗”能有多快？

4月10日晚21:00，人類首張黑洞照片正式公之于眾，相關(guān)話題瞬間達(dá)到近7億閱讀。現(xiàn)在我們終于知道，黑洞原來(lái)是這樣的：

圖片來(lái)源：EHT Collaboration

而就是這張模糊、不規(guī)則的圓環(huán)照片，“沖洗”的時(shí)間竟然長(zhǎng)達(dá)兩年之久。

2年“洗出”黑洞照片

超算技術(shù)功不可沒(méi)

在此次“拍攝黑洞照片”的探索中，射電望遠(yuǎn)鏡和超級(jí)計(jì)算機(jī)作為“拍攝”和“沖洗”的必要條件，對(duì)黑洞照片的成功問(wèn)世功不可沒(méi)。

黑洞照片：從“拍照片”到“洗照片”

首先，射電望遠(yuǎn)鏡不能直接“看到”黑洞，它們是通過(guò)收集大量關(guān)于黑洞的數(shù)據(jù)信息，用數(shù)據(jù)向科學(xué)家們描述出黑洞的樣子。雖然本次觀測(cè)只用了10天時(shí)間，但每座射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)率達(dá)到驚人的32Gbit/s，8座望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)期間共記錄約3500TB數(shù)據(jù)。

這么多的數(shù)據(jù)已經(jīng)不可能靠網(wǎng)絡(luò)傳遞，EHT用最原始、也是最可靠的辦法——使用專用硬盤記錄數(shù)據(jù)，并把硬盤用飛機(jī)運(yùn)到統(tǒng)一的運(yùn)算中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

在那里，超級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)回放硬盤記錄的數(shù)據(jù)，在補(bǔ)償無(wú)線電波抵達(dá)不同望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間差后將所有數(shù)據(jù)集成并進(jìn)行校準(zhǔn)分析，從而產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于黑洞高分辨率影像。所以嚴(yán)格來(lái)講，黑洞照片不是拍攝出來(lái)的，而是通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析計(jì)算出來(lái)的。

黑洞照片沖洗能否更快？

在如此重大的科研活動(dòng)中，通常需要處理超大體量的原始數(shù)據(jù)，對(duì)于計(jì)算力有著極高的要求。而面對(duì)如此體量的數(shù)據(jù)，也只能由超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。據(jù)了解，此次參與黑洞照片“沖洗”的美國(guó)麻省的Haystack天文臺(tái)和德國(guó)馬普射電天文學(xué)研究所，即是運(yùn)用了強(qiáng)大的高度專業(yè)化的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

本次黑洞照片公布后，在社交媒體上有不少網(wǎng)友都表示“一張照片竟然需要兩年沖洗時(shí)間”。實(shí)際上，針對(duì)當(dāng)前天文觀測(cè)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀，也只能達(dá)到目前的狀態(tài)。要想縮短這個(gè)時(shí)間，對(duì)于包括觀測(cè)、超算等技術(shù)提出了更高的要求。

而被稱作“超級(jí)計(jì)算機(jī)界的下一頂皇冠”的E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)(每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī))，即是未來(lái)超算技術(shù)的發(fā)展方向，當(dāng)前已被世界各國(guó)列為國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展方向之一，除了為諸如天文科研等重大項(xiàng)目提供計(jì)算力外，也是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生重點(diǎn)領(lǐng)域的動(dòng)力引擎。

近年來(lái)，曙光憑借自身在超算及相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)積累，先后與國(guó)內(nèi)多家天文臺(tái)展開(kāi)合作，參與到國(guó)家天文臺(tái)、上海天文臺(tái)、南京紫金山天文臺(tái)等天文臺(tái)相關(guān)項(xiàng)目中，為天文科研的開(kāi)展提供了超強(qiáng)計(jì)算力支撐。在為其提供HPC高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)備、GPU計(jì)算服務(wù)支撐、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的同時(shí)，也定制化提供高效能的軟件服務(wù)平臺(tái)和行業(yè)解決方案。

中科院上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)沈志強(qiáng)介紹，“未來(lái)我們希望用更短的時(shí)間拍出細(xì)節(jié)更豐富、角度更多樣的黑洞照片，也希望有朝一日能在宇宙中開(kāi)展系統(tǒng)的‘黑洞普查’。”

這并不是空穴來(lái)風(fēng)，得益于E級(jí)超算技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)此次同樣體量的黑洞觀測(cè)數(shù)據(jù)，單就運(yùn)算時(shí)間而言，有望縮短到一周時(shí)間左右(數(shù)據(jù)加載和通訊時(shí)間另計(jì))。

本次公布的“黑洞”是星系M87的照片，與此同時(shí)，銀河系中心的黑洞照片還在數(shù)據(jù)處理中。想象一下，如果未來(lái)Z級(jí)超算技術(shù)以及更先進(jìn)的觀測(cè)技術(shù)得以運(yùn)用，我們欣賞黑洞照片可能就成為“家常便飯”了。

責(zé)任編輯：

總結(jié)

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