大數(shù)據(jù)時代的天文學(xué)研究

曹碩

摘 要：在大數(shù)據(jù)時代，天文學(xué)已經(jīng)進入到緊密的數(shù)據(jù)時代。面對海量天文數(shù)據(jù)，在計算機、網(wǎng)絡(luò)、軟件等工作中，都存在有重大的挑戰(zhàn)及需要，在大數(shù)據(jù)時代里，天文學(xué)家和計算機學(xué)家正在信息技術(shù)領(lǐng)域進行積極的探索，以求取得重大突破。虛擬的天文學(xué)指在科學(xué)的領(lǐng)域內(nèi)，打造一個全球性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。從天文學(xué)的角度來思考，數(shù)據(jù)知識在緊密型的時代有很大用途。本文簡要概述大數(shù)據(jù)在天文學(xué)方面的應(yīng)用，以及在大數(shù)據(jù)對虛擬天文臺建設(shè)的作用，并以虛擬天文臺為依托，開發(fā)和發(fā)展提取工具，有效建設(shè)天文信息學(xué)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)時代；天文學(xué)；研究

引言

在發(fā)展如此迅速的大數(shù)據(jù)時代，對于天文學(xué)說來講，順應(yīng)這一潮流非常重要，大數(shù)據(jù)可以解決之前天文學(xué)遇到的許多難題，大數(shù)據(jù)和天文學(xué)的完美結(jié)合預(yù)示著天文學(xué)將從傳統(tǒng)的工作模式邁入到信息化模式。

1 大數(shù)據(jù)時代

在這個科技迅速發(fā)展的時代，越來越多的事物可以用數(shù)字來表示。目前，大數(shù)據(jù)正在逐漸進入到我們的生活當中，小到算術(shù)用的公式，大到天文地理。天文學(xué)與許多科目都有著緊密的聯(lián)系，也在很多方面存在相似性。其中，信息與計算機技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)也有著極大的聯(lián)系，地基和空基的望遠鏡等儀器已經(jīng)覆蓋到了地球以外的各個領(lǐng)域中，可以方便我們探索地球以外的星球，幫助我們了解科學(xué)地理知識，它們多數(shù)通過一種微型射擊直射地球以外的某處，然后再收集數(shù)據(jù)并經(jīng)過處理分析進入到數(shù)據(jù)庫，為下一步更加深入的科學(xué)研究做鋪墊。天文學(xué)正在以前所未有的速度進行數(shù)據(jù)估量、測儀，通過這些大數(shù)據(jù)豐富了人類對宇宙的認識[1]。

我國預(yù)計在2019年全方位的投入到天文學(xué)的探究當中，以每次拍攝萬條天體為期限的光潛，產(chǎn)生極大的數(shù)據(jù)。天文學(xué)具有珍貴研究價值，是人類了解發(fā)現(xiàn)宇宙奧秘的一項重要途徑。人類對宇宙充滿無限的好奇心，隨著科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)步上升，特別是望遠鏡與探測儀技術(shù)的進步，促進了人類對宇宙的探索。科技不斷地給人類帶來驚喜，天文學(xué)已經(jīng)進入海量數(shù)據(jù)當中，或者說大數(shù)據(jù)時代，天文學(xué)已經(jīng)是一項以數(shù)據(jù)為核心的學(xué)科，科研活動大多為數(shù)據(jù)所驅(qū)動[2]。驅(qū)動力革命給人們帶來無數(shù)的驚喜以及豐富的數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)時代給我們帶來了快捷的數(shù)據(jù)流量，極高速度地傳達準確無誤的信息。而現(xiàn)代天文學(xué)用到的數(shù)據(jù)流量特別廣，在這種技術(shù)下，很大程度的提高了人們對天文學(xué)的研究水平。檔案中的數(shù)據(jù)都是必須挖掘的數(shù)據(jù)，在通常情況下，數(shù)據(jù)的擁有者只對這些數(shù)據(jù)庫科學(xué)研究了很小的一部分。與此同時，數(shù)據(jù)模式不僅僅是一種理論的分析手段，在千變?nèi)f化的宇宙中，數(shù)據(jù)隨時有可能被改變，一旦有地方不同尋常，便可通過數(shù)據(jù)表示出來，記錄該時刻的變化，方便以后人們的調(diào)查總結(jié)。所以說，天文學(xué)已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，成為一門驅(qū)動力學(xué)科。

天文學(xué)是數(shù)據(jù)時代的領(lǐng)頭羊，是科學(xué)發(fā)展史上一個重要的里程碑，對我國日后發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。首先，天文學(xué)最早采用某種數(shù)字檢測儀，把圖片與數(shù)字結(jié)合來表示，作為科學(xué)的處理手段，把數(shù)值當成一種科研工具，可以代表大量信息，之前都是用文字表示，不方便還浪費記憶，數(shù)據(jù)既方便又敏捷，也就是從那時候起，天文學(xué)開始被大數(shù)據(jù)帶動起來，人們開始認識到大數(shù)據(jù)時代可以給人們帶來更多方便。其次，不論是在美國還是歐亞某些地區(qū)，從那以后便開始建立起一批數(shù)據(jù)中心，在一定的保護期后，把數(shù)據(jù)面向大家開放，也逐漸提高了數(shù)據(jù)的重復(fù)使用率，讓人們認識了解數(shù)據(jù)的優(yōu)越性，逐漸完善生活中不足的地方，讓這種數(shù)據(jù)式的流量在人們生活中傳播，天文學(xué)成了推進時代發(fā)展的重要因素。最后，大型的數(shù)字計劃的出現(xiàn)成了天文學(xué)發(fā)展的主要動力，利用照相機底片觀測，通過掃描現(xiàn)實數(shù)字化，打破了原來的工作環(huán)境，全新的認識到大數(shù)據(jù)時代給我們帶來的方便。

2 大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)建虛擬天文臺

虛擬天文臺主要是把天文學(xué)中老舊的知識數(shù)據(jù)體系通過現(xiàn)代科技創(chuàng)新改革轉(zhuǎn)變成新的一體化的數(shù)據(jù)，充分利用信息技術(shù)來解決新的數(shù)據(jù)密集型的挑戰(zhàn)。虛擬電臺是通過先進的信息技術(shù)將全球范圍內(nèi)的天文學(xué)檢測報告無縫連接在一起，形成一個猶如蜘蛛網(wǎng)一樣的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)，全面化、一體化，要求準確性極高。這是一個全球性的數(shù)據(jù)時代，天文學(xué)正在將其全球的數(shù)據(jù)連接成一個整體，打造一體化的結(jié)構(gòu)，使這種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)應(yīng)用于各種環(huán)境中。傳統(tǒng)的模式為人類留下了幾億字的信息，在閱讀起來太過于繁瑣，有些語句還不通順，無法理解那時候人們想表達的意思，這就促使了虛擬天文臺的出現(xiàn)，因為不確定因素造成的不良影響，在大數(shù)據(jù)時代，人們將天文學(xué)中的內(nèi)容用數(shù)據(jù)表示，在經(jīng)過匯總分析，傳播到虛擬天文臺中，這樣既方便保存，又可以幫助人們了解更全面的知識[3]。

3 以虛擬天文臺為基礎(chǔ)建設(shè)天文信息學(xué)

虛擬的天文臺的核心目標是制定一套完整的標準的對現(xiàn)實有用的數(shù)據(jù)信息，可以互相訪問互相學(xué)習(xí)，這是天文學(xué)的基本點和出發(fā)點。為了應(yīng)對數(shù)據(jù)密集型的天文信息學(xué)，還需要把更多系統(tǒng)性的研究和開發(fā)，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一體化的方法，把計算和分析應(yīng)用到這一領(lǐng)域中去。這一學(xué)科需要準確性、嚴謹性，探索信息，使信息的整個模式得以提升，知識的發(fā)現(xiàn)方式、基本內(nèi)容都有很大的提升空間。

4 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，新技術(shù)、新方法層出不窮，這也代表著數(shù)字正在各行各業(yè)中起著舉足輕重的作用。高靈敏度探測器、傳感器、高性能計算集群等快速積累著各種數(shù)據(jù)，對信息化基礎(chǔ)設(shè)施提出更高的要求。新的時代伴隨著新的機遇和挑戰(zhàn)，天文學(xué)研究也在努力抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)。更高的科學(xué)水平、更深入的科學(xué)探究無不令人熱血沸騰。天文學(xué)正在大數(shù)據(jù)時代的引領(lǐng)下，走向嶄新的未來。

參考文獻

[1]崔辰州，薛艷杰，李建，趙永恒，劉梁，陳肖.虛擬天文臺——天文學(xué)研究的科研信息化環(huán)境[J].中國科學(xué)院院刊，2013，28（04）：511-518.

[2]姜旭，佟繼周，崔辰州，鄒自明.基于虛擬天文臺的HXMT衛(wèi)星數(shù)據(jù)檢索發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].天文研究與技術(shù)，2014，11（04）：378-387.

[3]李文.虛擬天文臺環(huán)境下的海量數(shù)據(jù)存儲與訪問技術(shù)研究[D].天津大學(xué)，2007.

[4]田?？?虛擬天文臺數(shù)據(jù)訪問服務(wù)（VO-DAS）之任務(wù)調(diào)度及VO-DAS的應(yīng)用[D].華中師范大學(xué)，2007.