SKA大数据的科学应用和挑战

中国 SKA 科学和区域中心的思考和对策

我国正面临着推进科技创新的重要历史机遇。科技创新已经被提升到实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦的战略高度。SKA 是我国参加的最大的天文领域国际合作项目，为我国射电天文学实现从“跟跑”到“并跑、领跑”创造了难得的机遇。SKA 将主导和影响未来 50 年射电天文学的发展命运，使低频射电天文学再次进入蓬勃发展的新时代，将孕育诸多重大科学突破，创造观测宇宙学研究的又一个辉煌。

SKA 数据的深度分析和加工是在分布于几大洲的区域数据中心完成。包括中国在内的几个主要成员国对于建设 SKA 区域数据中心均予以积极态度并寄予很高的期待，已经开始了关键技术研究工作。由于 SKA 数据处理的特殊性、复杂性、巨大数据量，大规模的数据搬运是不现实的，因此中心化的数据处理方式成为必然选择。建设中国 SKA 区域中心不仅是国际 SKA 总体规划不可或缺的一个部分，也是支撑中国科学家有效利用 SKA 数据获得相应科学回报的重要保障。SKA 科学家在全球广泛分布，分布式计算和存储、云化成为数据存档和发布的考虑，多个科学和数据分中心组成的区域中心网格可以满足 SKA 的多样化需求。中国科学院上海天文台与澳大利亚的 SKA 数据中心之间已经建立了端对端的直连，最高数据传输速率达到 3.2 Gbps，是目前已知最高的天文数据流速率，这为 SKA 区域中心提供了有益经验和实际模版。SKA 多科学目标多种数据属性的特征使得多数据流并行成为必然趋势，也是未来 SKA 区域中心国际网络建设方面需要关注的问题。

为了与国际同步乃至赶超，依托 SKA 这样的大科学工程要顶层设计，定向规划人才培养，不仅要坚持独立自主，还要多与国际顶级研究单位、一流团队进行合作开展前沿研究，提升自身能力。中国目前严重缺乏数据处理人才，要充分认识到人才培养的长期性。中国 SKA 科学团队要抓住 SKA1 第一批数据发布（2022 年）之前这段宝贵的时间窗口，围绕相关的科学研究，利用 SKA 先导望远镜产出科学成果、掌握数据处理技术，争取在 SKA1 运行后能够尽快投入相关科学研究。除了天文研究和数据处理人才，在大型国际合作科技项目中，管理型科技专家要走上国际舞台，不断巩固和加强学术地位。科学家要勇于承担使命，争取在国际组织中担任重要职务，在国际大科学工程中掌握话语权，维护国家利益，配合民族复兴的国家战略。

应对 SKA 大数据的挑战，应一方面立足国际合作，另一方面加快关键核心技术国产化。可以考虑以中国 SKA 区域科学和数据中心为依托，争取突破 TB 量级高速科研骨干网、信号与数据传输以及 EB 量级高性能计算机等关键技术，开发出配套的天文软件来支持相应天文课题的数据处理，从而在 SKA 时代到来之际能够使用 SKA 科学数据快速取得重大科学成果，引领先进科学方向。

总之，人类共享一个天空，通过参与 SKA 全球创新合作，共同促进天文学的跨越式发展，为解决人类共同关注的科学目标做出贡献，是“构建人类命运共同体”理念的重要实践。（作者：安涛武向平洪晓瑜叶叔华毛羽丰郭绍光劳保强 中国科学院上海天文台 上海 中国科学院国家天文台 北京 中国科学院前沿科学与教育局 北京。《中国科学院院刊》供稿）