LSST 照亮数据驱动发现的前沿之路
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LSST 照亮数据驱动发现的前沿之路
开启宇宙新窗口，推动从海量数据中提取知识的进展
匿名作者 2014年10月6日，星期一
物理学长期以来一直是“锻造”大数据的熔炉。高能粒子加速器和大型望远镜阵列早已使研究人员淹没在不断增长的分析数据中。然而，即使是每年产生并存储 25 PB 数据的瑞士 CERN 大型强子对撞机，与大型综合巡天望远镜（LSST）项目给科学家带来的挑战相比，也相形见绌。
图片来源：LSST
LSST的建设已于8月正式启动。它是一台口径8.4米、拥有超大视场（直径3.5度）的反射望远镜，配备了一台32亿像素的主焦数字相机。当它在2020年代初期完全建成时，这台相机将每20秒进行一次15秒的曝光，每晚捕获高达30 TB的数据，从其位于智利的山顶观测点每隔几个夜晚就能有效地拍摄整个南天星空。
图片来源：LSST
考虑到维护时间、阴天等因素，这台相机每年将拍摄超过20万张图片——总计1.28 PB。数据量如此之大，以至于挑战已超出了简单地收集图像。真正的挑战在于从PB级高度复杂的数据中进行挖掘并提取科学知识。
望远镜本身具有创新性，使用了第三镜面（tertiary mirror），该镜面将与主镜在同一基板上同时铸造成型。LSST的设计提供了超大、无畸变的视场，能够在十年的数据收集中，对200亿个宇宙学天体各记录800次。数据库将包含每个巡天目标的大约500个属性，其大小将增长到约100 PB。
图片来源：LSST
最终，该项目将提供一部关于可见南天星空的彩色“宇宙电影”，回放其十年间所有的变化。这正是“综合巡天”（synoptic）的意义所在。巡天将编录直径小至100米、有可能撞击地球的小行星轨道，探测暗能量和暗物质的微弱引力透镜特征，并绘制一幅极为精确的银河系地图，这将有助于研究我们家园星系的结构和演化历史。
图片来源：LSST 项目办公室
然而，真正令人兴奋的是，科学家们还不知道这500维度的数据缓存中将包含哪些发现，并且要找到各种属性之间的关联，需要在数据管理、挖掘和分析方面取得进展，科学研究才能真正开始。人们希望如此庞大而复杂的数据量能带来意外的发现。当系统自动检测到位置或亮度发生变化的天体时，将发布近实时警报。新的算法将在机器上运行，处理海量数据以寻找有趣的事物，而事先并不知道什么才必然构成“有趣”。必须以这种方式进行，因为这项任务超出了任何个人或人类群体所能完成的范围。在某种程度上，LSST似乎是数据驱动分析和发现前沿的一个前哨站。