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故事梗概

人类正在建造史上规模最大的科学装置——平方公里阵列射电望远镜Square Kilometre Array(以下简称SKA项目),SKA可能将被用来探测宇宙黎明和黑暗时期,研究星系演化、宇宙学与暗能量,验证宇宙中有没有其他生命、寻找地外文明,利用脉冲星和黑洞检验强引力场,研究宇宙磁场的起源和演化……

一旦建成,SKA将成为地球上最大的科学工程,其设施将遍布南北半球、五个大洲。然而,SKA项目也将产生数倍于目前全球互联网的数据流量。当海量天文数据已经到达人类无法处理的“极限”,宇宙探索又该如何继续?中国作为项目核心成员国之一,中科院上海天文台便与华为签署SKA项目的合作协议。基于此协议,华为云将运用自身在人工智能领域、大数据、云计算、以及高性能计算的优势,并结合上海天文台在射电天文方面的优势,共同推进中国SKA区域中心建设,致力用AI赋能宇宙探索。

客户简介

上海天文台主要从事宇宙学研究,空间天文观测和相关运用,天文光学设备研究开发,时间标准和同步设备研发。在2018年,中科院上海天文台在上海开始建立中国SKA区域中心原型机,就SKA的科学和数据处理预研方面积极主动地开展了一系列实质活动。

平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)是国际天文界计划建造的世界最大综合孔径射电望远镜,其名字来源于该望远镜接收面积达一平方公里。SKA项目是人类历史上最大的科学工程之一,目前包含13个正式成员国和超过100个组织参与了项目设计与开发过程。据了解该项目建成后,将比目前世界上最大的射电望远镜阵列的灵敏度提高约50倍、巡天速度提高约10000倍。SKA项目致力于寻找宇宙问题的答案,如宇宙数十亿年的演化历程,宇宙大爆炸后氢元素的起源和进化。基于先导项目大型基础设施的开发成果,人们普遍期望SKA相关的开发将促进通信,医学和成像技术的突破。

SKA

业务挑战

SKA在运行时会产生数倍于目前全球互联网的数据流量,每年存档大约600PB的数据,海量的天文数据已经远远超出现有算力的极限,巨大的天文数据堆积在机房难以利用,同时也没有办法对大面积星空、或某个具体星体进行实时的观测分析,容易错过天文现象的观测、解释机会,极度需要人工智能提供的强大算法及硬件设备的充沛算力。

华为与上海天文台合作共同探索人工智能在天文研究中的应用场景,针对星体分类这一经典问题,基于SKA先导项目的观测数据,将射电信号转换成图片,通过图片切分及预处理操作,将观测到的天文数据变成可视的图像数据,使用深度学习方法训练电星体识别的AI模型,从观测到的星空数据中发现了20多万颗星体的类别与位置,星体类别包含致密对称源CSO、FR I、FR II、核-喷流结构core-jet、复杂结构complex共5种类型。

SKA
SKA

在当前SKA先导项目的数据下,天文学家需要169天才能完成一次对南半球星空中星体类型的定位和识别,而具有超强算力的华为云昇腾集群服务(基于Atlas900),仅需用时10秒即可完成此任务。此外,上海天文台正基于华为云ModelArts的图像分类识别功能,对宇宙中的脉冲星进行识别,通过对包含1196脉冲星正样本与89996非脉冲星负样本的数据集进行预处理,解析脉冲信号矩阵,将其转化为灰度图,从而识别出是否为脉冲星,准确度高达99% 。

除了基础硬件,Atlas 900还提供华为云昇腾集群服务,采用从底层硬件到开发架构的全栈优化策略,能够提供世界顶级的强劲算力。基于AI算法和算力的加持,上海天文台将于华为云一起致力于天文学的创新研究,共同推进中国SKA区域中心建设,实现天文领域的技术突破。

SKA2019工程大会访谈视频:SKA总干事 Philip Diamond


SKA2019工程大会访谈视频:上海天文台 安涛