用虚拟天文台探索数字宇宙[1]
                                 
——天文学家指尖上的巨大数据库

译:bood


概述

  目前正由欧洲发起建造的虚拟天文台(Astrophysical Virtual Observatory,简称AVO)将给天文学家们以后的新发现注入巨大的潜力。它的出现,使天文学家能够把进行宇宙观测的各种望远镜的观测数据完美的连接起来,从而得到一个全波段的观测数据,从高能γ射线、紫外线、可见光一直到红外线以及无线电波。

  AVO这个项目从2001年11月15日开始建设,其中有一个由全世界天文台参与建设的庞大数据库,或者可以称之为“数字星空”(digital sky),而这个项目的目的就是要让天文学家们能够即时的访问到这个数据库。

  举个例子,在AVO的帮助下,天文学家就可以在小行星在地球附近经过时纠正它们那难以琢磨的轨道,从而能够预见它将来的路径,也许还可以避免与地球可能的碰撞。另外,当一颗巨大的恒星通过超新星爆发结束其生命时,天文学家就可以在其爆发前通过数字星空指出其位置所在,从而给恒星演化理论带来宝贵的数据。

  在附录上有关于虚拟天文台的背景资料。

             
                              
想像画

  普通的天文台连续不断的观测天空,而数字文档中的数据也迅速的堆积起来。增长的速度是惊人的,在很短的时间里,对应着几万亿个像素的几百TB(1TB约为1012字节)的数据已经呈现在科学家的面前了。真正的星空将被数字化的再现于数据库中。数据和信息的丰富程度和复杂程度都是异乎寻常的。

  这造成了当今面临的一个主要问题,即天文学家们如何才能把握并分析这些异常丰富的数据。而虚拟天文台会帮助他们克服这些困难,并使他们能够“把宇宙搬上网”。


AVO计划受到欧洲委员会(the European Commission)的支持

  AVO是一个三年的项目,它受到欧洲委员会的研究和技术发展部门的资助,它将给欧洲的天文团体提供一个虚拟天文台。欧洲委员会已经授予了这个项目一个40亿欧元的合同。

  AVO会给天文学家们提供一些软件,从而使他们能够通过互联网访问那些多波段的数据。同时,AVO还会使他们能够通过探测数字星空来解决一些基本问题。与此作对比,等价的真实星空的探索将是费时又费钱的。


向着全球虚拟天文台迈进

  建造虚拟天文台的需要也已经被其他天文团体所认识到。美国的国家自然科学基金会(The National Science Foundation)已经为其国家虚拟天文台(National Virtual Observatory,简称NVO)投资了1000万美元(约合1140万欧元)。

  负责NVO和AVO的小组已经形成了一个亲密的合作关系,在它们各自的委员会中都有对方的代表。他们都很清楚,彼此的虚拟天文台没有本质的区别,所有的天文学家们都应该努力去建造一个真正的全球的虚拟天文台,从而利用不断增加的国际天文数据中的丰富信息,使新科技可以尽快的发展起来。

  整个AVO与慕尼黑(德国)的ESO(The European Sounthern Observatory)领导下的六个组织有关(含ESO)。其他五个组织分别为:欧洲空间局(ESA),the United Kingdom's ASTROGRID consortium,the CNRS-supported Centre de Données Astronomiques de Strasbourg(CDS)at the University Louis Pasteur in Strasbourg(法国),the CNRS-supported TERAPIX astronomical data centre at the Institut d'Astrophysique in Paris 以及 the Jodrell Bank Observatory of the Victoria University of Manchester(英国)。


注释

[1]:这是ESO,哈勃欧洲空间局信息中心,ASTROGRID,TERAPIX/CNRS 和曼彻斯特大学联合发布的通讯稿。在ESP PR和哈勃欧洲空间局信息中心,你可以得到一个13分钟的关于此文背景的视频剪辑(地址见下面)。同时,这个片断也会经过卫星电视于2001年12月12日在“ESA TV Service”中播出,具体时间是从12:00到12:15,相关授权网址:http://television.esa.int。


附录:欧洲虚拟天文台介绍

  数字数据革命

  在过去的三十年里,天文学家对宇宙的研究已经从最开始的使用照相一类的技术,过渡到使用连接着高速数字化仪器的专业望远镜。不论这些设备是在宇航器上还是在地球表面的观测者手里,它们产生的数据都将保存在电子计算机中,以留作以后分析。


两个难题

  而这个革命也给天文学家们带来了两个难题。

  第一,随着电子探测系统的日益完善,天文仪器产生的数据也大量增加。数据的增加速度大大超过了计算机系统或存储设备性能的增加速度。

  第二,天文学家已经意识到,对于许多有关宇宙深层次秘密的重要发现,由不同波段的数据综合而来的物理图像才是的关键所在。然而,将这些不同波段数据的整合起来的工作并不简单,因为它们来自于不同的天文台的不同仪器。要统一这些不同天文台的数据,必须在数字文档间建立起一些“桥梁”,使这些文档可以共享所有数据,并可以对这些数据进行协同的操作,这是一个重要而富有挑战性的任务。


人为因素

  这些困难不仅仅体现在技术方面,我们的大脑并不能适合于即时分析成千上万的图片。天文学家们必须适应并学会如何处理这些有关各个方面的、数量巨大的数据。

  数字星空有着崭新的、引人注目的能力,它能使天文学家在对宇宙的认识上取得显著进展,它有着成为这方面核心工具的潜力。但是天文学家首先必须学会怎样快速而有效的找到相关的信息。就目前而言,一个研究项目所需的数据可能已经被存储在了文档里,但是可以从这些资料中有效的找到相关信息的工具和方法却还没有发展起来。

  我们需要新的思想和新的方法。


虚拟天文台

  虚拟天文台可以让天文学家们克服困难,并可以从数字星空里解析出数据,甚至可以“把宇宙搬上网”。就象我们需要搜索引擎来帮我们在网上找到信息一样,天文学家们同样需要一些高级的“搜索引擎”和其他工具来帮助他们找到并解析出数据。

  “我们淹没在信息的海洋里,却因知识不足而饿死。”以为耶鲁大学的图书管理员如是说道。或者用流行的电视台词来说就是:“信息就在那儿,但你得把它找出来。”(The information is out there, but you have to find it out)

  通过最新的计算机技术以及数据存储分析技术,我们可以将存储的数据以可访问的、高度统一的形式展现在专业研究人员、业余天文爱好者以及学生们面前,从而使AVO对科学研究的潜力发挥到最大。

  展望未来对数字宇宙的多波段观测,AVO的使用者将会看到十分美好的景象,AVO也能够增加那些激动人心的新发现出现的可能。虚拟天文台标志着一个新纪元的到来,那时,大量专业望远镜采集的数据将可以在全球范围内共享和重复使用,从而使人们能够在对知识的追求上取得实质性的进步。

  欧洲委员会资助的AVO项目是一个三年项目,在这三年里,它将为欧洲的天文事业设计并最终推出一个虚拟天文台。虚拟天文台是由一些互连数据的集合以及一些工具软件组成的,这些软件利用因特网营造了一个科学研究的环境,在这个环境里,新的多波段天文研究项目将得到实施。

  普通天文台由一些望远镜组成,而这些望远镜又由许多独特的天文仪器组成。类似的,虚拟天文台部件是由独特的天文数据集、软件系统组成的数据中心,它们同时具备数据处理的能力。

  这个项目将会测试并推出一个虚拟天文台的原型(需要将超级计算机与新组建的大型数据存储器连接起来),主要针对的是类似科学需求、协同操作性和新技术(如GRID)等的关键领域。


GRID和因特网的未来

  天文学家要解决许多的技术问题,这些问题那些粒子物理学家、生物学家和想将全世界客户的信息填入数据库的商业公司要解决的问题相似。

  出现的一个方案就是GRID,通过因特网使计算机合同工作。WWW使得任何人只要点点鼠标,就可以看到图片和文字。GRID方案会对那些数据以及计算机的处理工作做同样的事情。任何人都可以在他的写字台前得到一台超级计算机。

  虚拟天文台项目和GRID项目(像英国的ASTROGRID项目,投资500万英镑或800万欧元)与这些发展紧紧的联系在了一起。

 

   译自 ESO

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