SKA星空搜索，AI探索宇宙奥秘

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。

业务挑战

KA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。

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