在廣為大眾所熟知的電影《007黃金眼》中出現(xiàn)過(guò)，被評(píng)為人類(lèi)20世紀(jì)十大工程之首的美國(guó)“阿雷西博”米望遠(yuǎn)鏡，自1963年建成以來(lái)已在世界上接收面積最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡寶座上雄踞了半個(gè)世紀(jì)之久。

今天，綜合性能比“阿雷西博”提高約10倍的中國(guó)FAST，正式宣告成為新一代射電望遠(yuǎn)鏡之王。憑借500米的口徑、相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)的接收面積，它不僅在尺寸規(guī)模上創(chuàng)造單口徑射電望遠(yuǎn)鏡的新世界紀(jì)錄，而且在靈敏度和綜合性能上，也登上世界的巔峰。

一流天文觀(guān)測(cè)站，三大自主創(chuàng)新

FAST是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大科學(xué)裝置，由中國(guó)科學(xué)家創(chuàng)新設(shè)計(jì)、研發(fā)制造、組織施工。中國(guó)科學(xué)院為建設(shè)主管部門(mén)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)為建設(shè)法人單位，貴州省人民政府為共建部門(mén)。

FAST直徑500米，環(huán)梁周長(zhǎng)約1600米。

工程的主要建設(shè)目標(biāo)是在貴州平塘的喀斯特洼地內(nèi)鋪設(shè)口徑為500米的球冠形主動(dòng)反射面，通過(guò)主動(dòng)控制在觀(guān)測(cè)方向形成300米口徑的瞬時(shí)拋物面；采用光機(jī)電一體化的索支撐輕型饋源平臺(tái)，加上饋源艙內(nèi)的二次調(diào)整裝置，在饋源和反射面之間無(wú)剛性連接的情況下，實(shí)現(xiàn)高精度的指向跟蹤；在饋源艙內(nèi)配置覆蓋頻率70MHz～3GHz的多波段、多波束饋源和接收機(jī)系統(tǒng)；針對(duì)FAST科學(xué)目標(biāo)發(fā)展不同用途的終端設(shè)備；建造一流的天文觀(guān)測(cè)站。

在設(shè)計(jì)和建造中，F(xiàn)AST工程實(shí)現(xiàn)了三項(xiàng)自主創(chuàng)新：1、利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺(tái)址；2、洼坑內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成500米球冠狀主動(dòng)反射面，球冠反射面在射電電源方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面，使望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)能與傳統(tǒng)拋物面天線(xiàn)一樣處在焦點(diǎn)上；3、采用輕型索拖動(dòng)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的高精度定位。

為“天眼”接入計(jì)算“大腦”

FAST這一世界級(jí)的工程能幫助人們捕捉到更多來(lái)自宇宙的訊息，孕育著重大的天文發(fā)現(xiàn)。“高靈敏度”“更多來(lái)自宇宙的訊息”也意味著海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和復(fù)雜的計(jì)算要求。

天文學(xué)作為最先經(jīng)歷信息爆炸的科學(xué)領(lǐng)域之一，歷來(lái)以數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜見(jiàn)稱(chēng)。而FAST作為射電天文學(xué)界毋庸置疑的“世界第一天眼”，其對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算的需要同樣也是“天文級(jí)”的。

據(jù)了解，短期內(nèi)，F(xiàn)AST的計(jì)算性能需求至少需達(dá)到每秒200萬(wàn)億次以上，存儲(chǔ)容量需求達(dá)到10PB以上。而隨著時(shí)間推移和科學(xué)任務(wù)的深入，其對(duì)計(jì)算性能和存儲(chǔ)容量的需求將爆炸式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量和計(jì)算量“大得驚人”。

FAST配套的超算中心監(jiān)控中心。

“許多天文學(xué)家或多或少都曾因數(shù)據(jù)處理‘無(wú)機(jī)可用’而叫苦不迭。FAST項(xiàng)目則不存在這個(gè)問(wèn)題?！笔锕夤究偛脷v軍說(shuō)，F(xiàn)AST在設(shè)計(jì)之中便將配套的超算中心規(guī)劃在內(nèi)，曙光公司就是共建單位之一。

憑借在高性能計(jì)算領(lǐng)域領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力和豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，曙光承擔(dān)了支撐FAST運(yùn)行的后端高性能計(jì)算機(jī)的研制和建設(shè)工作。日前，首期系統(tǒng)已經(jīng)建成并投入使用，其機(jī)房位于FAST旁邊的綜合樓中，可滿(mǎn)足FAST未來(lái)一年左右觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和初步分析處理的需求。

曙光承擔(dān)了支撐FAST運(yùn)行的后端高性能計(jì)算機(jī)的研制和建設(shè)工作。

“曙光還將針對(duì)FAST的需求特點(diǎn)繼續(xù)在數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理的性能優(yōu)化、系統(tǒng)的功耗控制和快速交付等方面加強(qiáng)研發(fā)，以滿(mǎn)足未來(lái)FAST運(yùn)行和相關(guān)科學(xué)研究需求?！睔v軍說(shuō)，超算中心的接入就像是給“天眼”連接上了計(jì)算“大腦”，將FAST探測(cè)到的未知信息處理成人類(lèi)可解讀的內(nèi)容。

據(jù)歷軍透露，超算系統(tǒng)全部建成后，計(jì)算能力將達(dá)到每秒千萬(wàn)億次以上，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度將達(dá)到100Gb/s，以高效能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分發(fā)、計(jì)算和分析全力支撐FAST高靈敏度、高性能的天文觀(guān)測(cè)。

科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“第四范式”

天文研究是典型的數(shù)據(jù)密集型科學(xué)，數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理、分析和可視化已成為天文學(xué)研究的新手段和新流程。

作為繼實(shí)驗(yàn)科學(xué)、理論科學(xué)、計(jì)算科學(xué)之后的第四種科學(xué)發(fā)現(xiàn)的模式（“第四范式”），“科學(xué)大數(shù)據(jù)”逐漸成為新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

FAST項(xiàng)目正是超級(jí)計(jì)算與觀(guān)天大數(shù)據(jù)完美結(jié)合的典型范例。可以預(yù)見(jiàn)，F(xiàn)AST及其配套的超算中心投入使用后，我國(guó)貴州FAST所在地將成為國(guó)際天文學(xué)界又一重要的科研中心。

作為科學(xué)大數(shù)據(jù)方案的提供商，曙光率先面向地球模擬、氣象環(huán)保、空天大數(shù)據(jù)、基因研究、天文探測(cè)、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域提供融合超級(jí)計(jì)算、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的融合架構(gòu)解決方案。

除FAST外，曙光還與中科院大氣所等單位共同研發(fā)“地球數(shù)值模擬裝置”原型系統(tǒng)，填補(bǔ)了我國(guó)地球科學(xué)大數(shù)據(jù)實(shí)踐平臺(tái)的空白。

FAST正式啟動(dòng)的前一天，筆者隨記者團(tuán)近距離參觀(guān)了FAST。

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