智能计算助攻“一眼万年” ,“科学咖啡馆”嘉宾、天体物理学家西蒙·怀特解读宇宙的奥秘
2024/04/15 15:05:00 编辑:张泽沣 点击量:12776

借助一台计算机,我们可以坐在虚拟的飞船里,用几分钟穿越距离我们几百亿光年的宇宙,观察不同的星系结构,以及它们的演变过程……

4月12日下午,天体物理学家、英国皇家学会院士、美国国家科学院外籍院士、德国科学院院士、中国科学院外籍院士西蒙·怀特(Simon D.M. White)教授在浙江省科协“科学咖啡馆•大师对话”活动中,用一个例子,展示了智能计算在现代天文学中的广泛应用。

宇宙是如何构成及演变的?智能计算如何帮助宇宙探索?智能计算又将如何发展?本次活动以“智能计算,为探索宇宙注入新活力”为主题,西蒙·怀特与来自浙江大学、之江实验室等高校、科研院所的专家教授们展开了深入的对话。

此次活动由浙江省科协、浙江大学主办,浙江省天文学会协办,由华润置地旗下的杭州中心提供场地支持。浙江省科协党组书记、副主席吴晓东,党组成员、副主席曾肖芃出席活动。

“和10年前相比,风景还是很美,但可以看出城市快速发展的变化。”开场,怀特教授表达了对杭州山水的喜爱。

和城市相比,宇宙的演变则不太容易被人类探索。它浩瀚而又复杂,即使是世界上最先进的天文望远镜,也不能看全整个宇宙。天文学家更无法利⽤真实的星系进⾏实验,或者等待宇宙演化的发生。

怀特告诉大家,超级计算正在帮助人类“刻画”出宇宙的模样。“计算机看不见宇宙,它能‘看见’天文观测数据和数学模型之间的关系。”现场,怀特一一举例,运用数值模拟,计算机可以清晰地呈现暗物质的分布,两个星系是如何互相吸引并最终并合,或者最初接近光滑的宇宙,是如何不断膨胀并发生改变的。

千年前,科学家们用观察或实验认识世界。再进一步,牛顿等建立了数学模型总结世界运行的规律。“但我想告诉大家,探寻科学的真相,还可以有更多的路径。”作为利用数值模拟探索宇宙结构演化的先驱,西蒙·怀特教授在几十年前,就引领建立了现在被认为是宇宙结构演化的标准模型,他证实了冷暗物质在驱动宇宙演化中扮演着主导⻆色。因为在天文领域的突出贡献,他被授予了2011年度宇宙学领域的最高奖Gruber奖,并于2017年获得邵逸夫奖。

从早期巨型的计算机发展至今,西蒙·怀特见证了计算机提升速度最快的时代。“现在,计算能力、观测能力、灵敏度都较过去进行了大幅提升。40年前,只能模拟500颗粒子的计算能力,现在已经可以进化到上万亿颗粒子。”

同时,越来越多的创新突破正在全球各地涌现。

活动中,之江实验室天文计算研究中心研究员冯毅分享了智能计算助力揭秘“宇宙闪烁”的过程。

冯毅介绍,中国天眼“FAST”是世界最大单口径射电望远镜,它拥有着强大的观测能力,每秒都会产生高达3GB的数据。2022年,之江实验室的科研团队充分利用智能计算技术,对天眼的数据进行创新性分析,捕捉到全球首例持续活动快速射电暴,该项发现入选了当年的中国科学十大进展。

“之江实验室还将打造‘宇宙触角’相场望远镜,它能通过计算的方法对光线进行聚焦,探测动态宇宙信号的发展重心,”冯毅表示,“相场望远镜每秒数据量可以达到2TB/秒,建成以后有望成为数据最密集的科学设备之一。”

茶歇时刻,一杯咖啡、一份茶点,与会人员与专家教授们自由交流互动,氛围松快而热烈。由浙江省科协主办的“科学咖啡馆”活动,以前沿、开放、协同的交流理念为特色,每期邀请科学家、创投家、企业家跨界对话。本次现场,更是有来自省天文学会、杭州外国语学校的中学生代表,以及慕名而来的科技爱好者们,和专家们一起进行了思维的碰撞。

在圆桌对话环节,西蒙·怀特教授和上海交通大学天文系教授祖颖,之江实验室副主任郑宇化,之江实验室研究员冯毅,浙江大学数学科学学院百人计划研究员、博导赖俊,浙江大学求是特聘教授、博导、天文研究所所长康熙等,针对眼下人工智能的发展进程,以及在相关领域发挥的作用展开了热烈探讨。

吴晓东、曾肖芃为参加本次“科学咖啡馆”活动的科学家颁发荣誉证书。



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