圖片來(lái)源：science news

百余年前愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論就曾預(yù)言黑洞的存在，霍金更是一生都在研究宇宙論和黑洞，但之前由于黑洞的可觀測(cè)性比較難，當(dāng)時(shí)的諾貝爾評(píng)委無(wú)法找到確切的證據(jù)證明黑洞真的存在，因此霍金終此一生也沒(méi)有榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。
 

 

而如今黑洞的真容，在全世界200多位科學(xué)家的共同努力下得以曝光，也是直接證實(shí)了當(dāng)時(shí)霍金的黑洞理論的正確性，同時(shí)也告訴了我們，原來(lái)黑洞其實(shí)并不是全黑的，還有點(diǎn)紅。
 

照片一發(fā)布就引起了熱烈的討論，據(jù)悉這張照片其實(shí)2017年就已經(jīng)拍攝完畢，但是洗照片這個(gè)過(guò)程竟然花了足足兩年，可以說(shuō)是史上最難洗的照片了。因?yàn)楦_切的說(shuō)，這張照片是數(shù)據(jù)“拼接”出來(lái)的。

由于黑洞比宇宙中的其他任何射電源都要小和暗，并且被選中的這個(gè)黑洞距離我們還有5500萬(wàn)光年，觀測(cè)起來(lái)十分困難，更別說(shuō)拍照。為此科學(xué)們通過(guò)甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量法（VLBI），制造了一個(gè)口徑和地球差不多大的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡來(lái)捕捉黑洞的圖像。準(zhǔn)確的說(shuō)，這是由8個(gè)分布在歐洲，美洲以及南極洲的射電望遠(yuǎn)鏡組成的觀測(cè)陣列，也就是事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）。
 

“事件視界望遠(yuǎn)鏡”中的南極望遠(yuǎn)鏡

圖片來(lái)源：South Pole Telescope

早在2017年，事件視界望遠(yuǎn)鏡合作組織就啟動(dòng)對(duì)黑洞觀測(cè)與拍照，實(shí)際有效觀測(cè)時(shí)間也就大約10天左右。在這期間，每一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡雖然不能直接“看到”黑洞，但能夠記錄下來(lái)自于目標(biāo)黑洞附近的射電波信號(hào)，收集大量關(guān)于黑洞的數(shù)據(jù)信息，用海量的數(shù)據(jù)向科學(xué)家們描述出黑洞的樣子。
 

圖片來(lái)源：pixabay

這個(gè)數(shù)據(jù)到底有多龐大呢？在美國(guó)發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)亞利桑那大學(xué)的天體物理學(xué)家Dan Marrone介紹，在2017年，EHT項(xiàng)目收集了共計(jì)五千萬(wàn)億字節(jié)（即5PB，1PB=1024TB）研究所需的所有數(shù)據(jù)，Marrone解釋——這相當(dāng)于長(zhǎng)度為5000年的MP3文件,或者四萬(wàn)人一生中的全部自拍數(shù)據(jù)。
 

圖片來(lái)源：pixabay

如果用重量來(lái)衡量，據(jù)說(shuō)裝載數(shù)據(jù)的硬盤足足有半噸重，并且由于數(shù)據(jù)量實(shí)在是太大，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度不夠快，因此這半噸硬盤還是坐飛機(jī)空運(yùn)到研究所。
 

龐大的數(shù)據(jù)要靠空運(yùn)，處理解析它們就要靠超級(jí)計(jì)算機(jī)了，但由于環(huán)繞黑洞運(yùn)行的氣體運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，沒(méi)有現(xiàn)成的工具可以進(jìn)行處理，再加上還要校準(zhǔn)不同望遠(yuǎn)鏡接收到信號(hào)的時(shí)間差，這又是另一個(gè)龐大的工程，所以黑洞的這張寫真能夠兩年，或者說(shuō)僅僅只花了兩年就公布也是相當(dāng)不容易。
 

|在有限的生命里探索宇宙，人類一直在努力

一張簡(jiǎn)單的黑洞照片，調(diào)動(dòng)了全球從兩極到赤道8臺(tái)地面射電望遠(yuǎn)鏡，更有著龐大的數(shù)據(jù)演算來(lái)支撐，那么如果想要發(fā)現(xiàn)宇宙更多奧秘，就需要更為強(qiáng)大的觀測(cè)機(jī)器以及計(jì)算能力解決方案。人類從未停止探索未知時(shí)空的步伐，同樣也在加速解決以上問(wèn)題。
 

圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）其前沿發(fā)展實(shí)驗(yàn)室（FDL）和英特爾合作，利用英特爾的人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)識(shí)別和處理海量的數(shù)據(jù)，讓機(jī)器在沒(méi)有明確指令的情況下自行運(yùn)轉(zhuǎn)和思考，分析大量多角度長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)獲取的月球3D圖像、勾勒更加完整精準(zhǔn)的月球表面地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)等，以此來(lái)加速月球地圖的繪制過(guò)程。

利用人工智能大數(shù)據(jù)處理繪制月球地圖

為了制作詳細(xì)的月球地圖，F(xiàn)DL研究小組利用NASA月球勘測(cè)軌道飛行器（LRO）中的兩個(gè)數(shù)據(jù)集——一組光學(xué)圖像，另一組是海拔測(cè)量數(shù)據(jù)，然后通過(guò)由FDL和英特爾一起創(chuàng)建的人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)-計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法來(lái)疊加兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而繪制出準(zhǔn)確率高達(dá)98.4%的高精月球地圖。而當(dāng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法這一技術(shù)配上英特爾®Nervana Cloud，僅僅一分鐘之內(nèi)就能夠處理1000張圖像，這比人類專家的識(shí)別速度有上百倍的提升。
 

而在高性能計(jì)算領(lǐng)域，英特爾®至強(qiáng)融核™ 處理器為超級(jí)計(jì)算機(jī)擁有超強(qiáng)算力提供支持。比如日本新一代也是速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)Oakforest-PACS，這臺(tái)擁有8000多個(gè)節(jié)點(diǎn)的機(jī)器基于英特爾®至強(qiáng)融核™ 處理器和英特爾®Omni-Path 架構(gòu)（英特爾® OPA高帶寬網(wǎng)絡(luò)），其LINPACK的性能得分為13.5 petaFLOPS。
 

圖片來(lái)源：筑波大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究官網(wǎng)

目前，這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)被用于運(yùn)行格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）代碼，一些一階光學(xué)材料科學(xué)仿真，及運(yùn)行海氣耦合和地震仿真，這些都是非常高層級(jí)的量子計(jì)算和仿真。量子色動(dòng)力學(xué)代碼具有上百個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，因此相比CPU性能，它更需要大量?jī)?nèi)存帶寬。英特爾® 至強(qiáng)融核™處理器的MCDRAM具有在運(yùn)行格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)代碼方面的優(yōu)勢(shì)。
 

不僅如此，今年3月美國(guó)能源部表示，美國(guó)政府、英特爾和克雷公司（Cray）正在聯(lián)合打造代號(hào)為“極光（Aurora）”的美國(guó)第一臺(tái) E 級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)，預(yù)計(jì)最早于 2021 年正式在芝加哥阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室投入使用，據(jù)悉這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)將搭載基于最新 Xe 計(jì)算架構(gòu)的 GPU，并配備新一代Xeon 可擴(kuò)展處理器和 Optane 存儲(chǔ)技術(shù)，將為各個(gè)領(lǐng)域的探索提供強(qiáng)大算力。

這是一個(gè)數(shù)據(jù)爆發(fā)的時(shí)代，不只宇宙中隱藏著巨大的數(shù)據(jù)秘密等著我們挖掘，我們的日常生活也是同樣也產(chǎn)生著龐大的數(shù)據(jù)量。2018年，中國(guó)約產(chǎn)生7.6ZB的數(shù)據(jù)，而且還將保持每年30%的增長(zhǎng)，到2025年數(shù)據(jù)將達(dá)到48.6ZB。

而HPC（高性能計(jì)算機(jī)群）的發(fā)展肯定不限于宇宙探索，大數(shù)據(jù)處理能力帶來(lái)的更多邊緣計(jì)算應(yīng)用也將會(huì)改變我們的生活。根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司的預(yù)測(cè)，2020年將有超過(guò)500億的終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)有著超過(guò)50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲(chǔ)存，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)，人工智能等創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，邊緣計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)高頻交互、實(shí)時(shí)傳輸，推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
 

圖片來(lái)源：pexels

毫不夸張地說(shuō)，算力已經(jīng)成為支撐科研工作者探索宇宙，改變世界的重要手段，有望為目前很多棘手的問(wèn)題提供解決方法，遠(yuǎn)至光年之外的黑洞，近至與我們生活息息相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)，而英特爾也將以數(shù)據(jù)為中心，引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展，見(jiàn)證更多對(duì)于太空探索的成果，從而從根本上推動(dòng)人類社會(huì)的發(fā)展。

文章摘自英特爾中國(guó)

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