[科普中國]-引力波探測，數(shù)據(jù)處理技術(shù)在“助跑”

“在愛因斯坦時代，如果有足夠先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段和計(jì)算手段，可能100年前就探測到引力波了。”清華大學(xué)LIGO（美國激光干涉引力波天文臺）科學(xué)合作組織工作組成員都志輝在17日舉行的清華大學(xué)引力波成果發(fā)布會上說。

16日22時，科學(xué)家宣布首次直接探測到雙中子星并合產(chǎn)生的時空漣漪，這是人類第5次發(fā)現(xiàn)引力波信號。這些發(fā)現(xiàn)除了檢驗(yàn)愛因斯坦關(guān)于引力波的預(yù)言，也見證了當(dāng)今日新月異的實(shí)驗(yàn)手段和計(jì)算手段。

“LIGO為引力波探測提供了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，與此同時多個數(shù)據(jù)處理團(tuán)隊(duì)為其提供計(jì)算手段，清華大學(xué)LIGO科學(xué)合作組織工作組是其中之一?！倍贾据x在接受科技日報(bào)記者采訪時說。

都志輝告訴記者，LIGO在探測過程中會收集到海量天文數(shù)據(jù)，而從數(shù)據(jù)中搜尋引力波信號并進(jìn)行分析，正是數(shù)據(jù)處理技術(shù)的用武之地。

比如，此次引力波信號被探測到后，生成“警報(bào)”發(fā)送給天文界，發(fā)起了一場全球規(guī)模的聯(lián)合觀測?？茖W(xué)家得以第一次同時探測到引力波及其電磁對應(yīng)體?！熬瘓?bào)”的及時觸發(fā)，就離不開數(shù)據(jù)處理技術(shù)對引力波信號進(jìn)行快速確認(rèn)和驗(yàn)證。

“清華大學(xué)LIGO科學(xué)合作組織工作組和西澳大利亞大學(xué)合作研發(fā)的在線致密雙星并合信號搜尋程序流水線，就運(yùn)行在LIGO的數(shù)據(jù)處理中心?！倍贾据x介紹，LIGO探測到的天文數(shù)據(jù)進(jìn)入流水線后，會與其中包含的上萬個引力波模型進(jìn)行匹配，通過濾波技術(shù)搜尋“疑似”信號。

“整個在線分析過程是全自動的，只需要十幾秒?！倍贾据x說，工作組正努力將這一過程縮短到3秒至5秒。除了在線數(shù)據(jù)處理，該流水線還用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行更加精細(xì)的后續(xù)處理。

清華大學(xué)LIGO科學(xué)合作組織工作組負(fù)責(zé)人曹軍威告訴記者，LIGO運(yùn)行著多條這樣的在線數(shù)據(jù)處理流水線，可以同時對探測到的天文數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并互相驗(yàn)證。

曹軍威認(rèn)為，隨著LIGO和Virgo（歐洲處女座引力波探測器）靈敏度不斷提升，未來探測到引力波信號的頻率也會越來越高，這就需要更加高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)助力天文學(xué)家進(jìn)行引力波研究。據(jù)悉，清華大學(xué)LIGO科學(xué)合作組織工作組正在探索將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入引力波數(shù)據(jù)的處理當(dāng)中。（作者 劉園園）

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