SKA推动国际科技合作远望宇宙奥秘

新华丝路北京6月30日电（董道勇）一片雪花落在地上产生的能量，比来自宇宙背景的电磁能量都要强。

如今，在南非和澳大利亚人烟稀少、广袤无垠的无线电宁静区，一项国际大科学工程——“平方公里阵列”射电望远镜（SquareKilometre Array, SKA）正在紧锣密鼓建设中。建成后，SKA将接收来自数十亿光年外的电波并将其转化为图像，成为倾听微弱宇宙“声音”最灵敏的耳朵，让天文学家得以洞察大爆炸后的第一代恒星和星系的形成与演化、宇宙磁场的作用、重力的本质，甚至地外生命。

携手探索 填补空白

SKA是由全球多国合资建造和运行的世界最大规模综合孔径射电望远镜，因接收总面积约“1平方公里”而得名，台址分别位于南非及南部非洲8国、澳大利亚西部的无线电宁静区域。

作为国际大科学工程，SKA肩负着人类认识宇宙和基本物理规律的一些重大科学探索任务，包括第一代天体如何形成、星系形成与演化、暗能量性质、宇宙磁场、引力本质、生命分子与地外文明等，在填补人类宇宙基本认知空白方面发挥着重要作用。

2018年2月6日，“平方公里阵列”射电望远镜项目（SKA）首台天线样机在河北石家庄正式启动。新华社照片。

早在1993年，包括中国在内的10国共同发起了建造SKA的倡议。截至2024年6月，SKA参加国包括正式成员南非、澳大利亚、英国、中国、意大利、荷兰、瑞士、西班牙、葡萄牙和加拿大，以及观察员印度、法国、德国、瑞典、日本和韩国。

作为SKA创始成员国之一，中国通过广泛的国际合作深度参与SKA关键技术研发、核心设备研制和科学问题研究，与国际同行携手合作，共同为探索宇宙奥秘发挥积极力量。在科技部国家遥感中心（SKA中国办公室）的指导下，中国科学院上海天文台、中国科学院国家天文台、中国电科网络通信研究院、鹏城实验室、广州大学等机构的科学家积极参与SKA的活动，持续为SKA建设作出贡献。

中国科学院国家天文台研究员、中国科学院院士武向平说，SKA汇集了人类在天文学、无线电、信息、通讯、计算机、机械制造等诸多领域的最新科技成果。未来10年，中国SKA科学团队将围绕宇宙再电离探测、脉冲星搜寻、测时和引力理论检验等10个科学方向开展研究和攻关，在秉承国际合作开展大科学研究的前提下，确立清晰的科学目标和发展路线图。

南非科学院院士、南非斯泰伦博斯大学物理系天体物理分部主任马寅哲表示，中国具有500米口径球面射电望远镜“中国天眼”（FAST）项目设计及实验经验，而南非在SKA先导项目MeerKAT射电望远镜建设中体现出中小口径阵列式射电望远镜建设能力，中南两国在不同领域各具特色，各有所长。

汇聚融合 开放共享

SKA不仅是一个射电望远镜阵列，更是一个先进的数据密集型科学计算平台。像所有大项目一样，SKA也面临着来自各方面的挑战，其中一个巨大的挑战是如何处理SKA运行产生的巨量数据。在建成使用后，SKA每年数据量将超过1EB（1EB相当于超过10亿GB），使其成像、校准和数据处理面临巨大挑战。

平方公里阵列天文台（SKAO）总干事菲利普·戴蒙德表示，“一个巨大的挑战是如何处理所有数据，我们将产生比任何其他科学项目更多的数据。因此，我们必须开发技术、算法和软件来处理所有数据并产生科学。”

“平方公里阵列”射电望远镜项目（SKA）先导项目MeerKAT射电望远镜与其观测到的银河系中心的巨大射电频段气泡示意图（合成照片）。新华社照片。

在科技部的支持和指导下，鹏城实验室与广州大学王锋教授团队优势互补联合组建科研团队，在SKA科学数据处理系统（SDP）建设中取得了重要进展。依托“鹏城云脑”大装置，联合科研团队利用人工智能技术，正在开发面向特定望远镜相关领域的大数据处理分析支撑软件包、大数据服务平台和PB 级大数据汇聚融合、开放共享与高效处理中的关键技术。

2021年7月1日“鹏城云脑II” 以顶尖性能再获IO500排行榜冠军的新闻中公布的照片。鹏城实验室供图。

仰望星空 步履不停

目前，坐落于南非的SKA的先导项目——MeerKAT每秒生产约4GB的数据。虽然数据量仅为SKA的十分之一，但仍然十分巨大。科研团队通过与南非SKA团队开展紧密合作，针对MeerKAT中的海量数据近实时处理工作进行合作研发，已取得大量阶段性成果。

广州大学王锋（左二）教授团队与罗德斯大学射电天文技术中心的SKA研究主席Oleg Smirnov（左三）探讨SKA数据处理相关问题。广州大学王锋教授团队供图。

“我们希望借助中国在人工智能领域积累的经验及技术，解决困扰SKA数据处理与未来科学研究的关键问题，为未来各国科学家利用分析SKA科学数据取得科学成果提供基础支撑。”王锋说，未来将继续与SKA各国参与团队保持紧密合作，为SKA的建设和科学研究贡献力量，为探索宇宙奥秘、推动人类文明进步做出更大的贡献。

SKA建成后将成为地球上最大、最先进的科学设施之一，也将成为利用中国人工智能技术进行科学探索，推动人类科技进步与繁荣的典范。仰望星空，步履不停。在不远的将来，SKA将为国际天文界持续探索宇宙带来更多新视角，为引领人类突破认知新领域作出更大贡献。