原標題：山東科研團隊首次發現毫秒脈沖星

來源：舜網

原標題：山東科研團隊首次發現毫秒脈沖星

來源：舜網

近日，國家超級計算濟南中心(以下簡稱“濟南超算”)與齊魯師范學院聯合科研團隊借助被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)合作發現一顆新的毫秒脈沖星，并被命名為PSRJ1810-0622。該毫秒脈沖星自轉周期為4.55m s，根據銀河系電子密度模型(YMW 16)估算，這顆脈沖星距離地球約208p c。該項研究由濟南超算FAST聯合研究中心科研團隊在山河超級計算平臺上計算篩選，是國家天文臺-齊魯師范學院-濟南超算聯合研究團隊的首個重大成果，同時也是FAST基于山東省完全自有科研資源發現的首顆毫秒脈沖星。

脈沖星被稱為20世紀60年代的四大發現之一

脈沖星被稱為20世紀60年代的四大發現之一，是一種快速旋轉的中子星，源于8-25倍太陽質量的恒星演化到末期經歷超新星爆發而形成。中心的物質大約是一個太陽質量塌縮成中子星，其物質密度大約是水的密度千萬億倍。脈沖星的輻射來自其強大磁場的極冠區，每當中子星極冠轉到地球視線方向，我們便看到其輻射信號。通過觀測脈沖星的輻射信號，可以探測銀河系中星際介質的分布和密度以及銀河系的磁場分布與強度。此外，科學家們也在探索將脈沖星用于建立標準時間系統、檢驗愛因斯坦廣義相對論和探測低頻引力波信號等。在不到20年的時間里，脈沖星領域在1974年與1993年接連兩次獲得“諾貝爾物理學獎”。

在浩渺的宇宙中搜尋脈沖星并非易事。中國天眼FAST夜以繼日地巡視著浩瀚星空，19路同時工作的超寬帶接收機每秒接收到的宇宙電磁信號數據規模約為1.6GB，一天的數據量高達144TB，而每年則新產生約20PB的數據量，脈沖星的微弱信號便隱藏其中。傳統的搜尋方法要求科研人員首先需要對這些數據進行消色散、匹配濾波等處理后，生成脈沖星候選體數據結果圖，再通過肉眼辨識出隱藏在其中的真實脈沖星信號。而這樣的傳統搜尋算法存儲吞吐和計算規模很大，得到的候選體數量龐大，搜尋效率相對較低。

濟南超算支撐!關鍵算法加速比達22倍

現在雖然有國外開發的PRESTO等進行輔助預篩選脈沖星候選體的軟件，但面對如此龐大數據量，這類軟件也難以實時生成脈沖星候選體，同時隨之而來的便是對算力需求的急劇增加。舉例來說，PRESTO利用最常見的粗淺搜尋方法處理單個觀測數據文件需要近幾十個小時，若要進行更精細的搜索，那么所需的時間將會是數倍之多，且得到的候選體數量也有成千上萬個。因此，如何有效地提高脈沖星數據篩選的速度和效率，使科研人員更快地找到真正的脈沖星信號，是一項極具挑戰性的任務。

針對以上挑戰，濟南超算FAST聯合研究中心的研究人員，對PRESTO脈沖星搜索軟件基于山河超級計算平臺移植進行算法改進和并行優化，利用多線程技術同時執行多個計算任務，充分利用多核資源提高計算效率，通過數據并行的方式將不同計算節點上的數據進行并行讀取和處理，避免了數據瓶頸，提高數據訪問速度，將計算過程劃分為多個階段，并通過流水線技術使數據在各階段之間流動，提高整體計算的吞吐量和效率，使關鍵算法加速比達22倍，大大加速了數據分析的進程。同時，該研究團隊將目標識別、圖像分類等A I算法與天文射電信號處理知識相結合，利用ResNet模型篩選脈沖星候選體信息，通過對A I模型的一系列深度學習訓練，有效實現全自動的基于A I的判別模型，準確率可達86.17%。A I初步篩選后脈沖星候選體觀測量可降低到原來的29.07%，很大程度上降低了依賴人眼大量識圖的數量。

濟南超算正籌建國際領先的脈沖星數據庫

新黃河記者了解到，濟南超算科研團隊還創新性研究開發了FAST脈沖星及快速射電暴篩圖平臺，并正在籌建國際領先的脈沖星數據庫。該篩圖平臺利用投票池技術，解決了FAST脈沖星及快速射電暴在線篩選、候選體認證的存儲和歸檔問題，實現了FAST信號圖在線篩選、候選體存儲、認證、歸檔管理。與傳統篩選流程相比，該平臺在w eb上即可登錄使用，增加了更多用戶交互，實現了多人篩選投票，提高了篩選正確率，降低了脈沖星的篩選流程繁瑣程度，且系統提供了對投票池任務列表的數據統計分析，無需人工再進行復雜的數據分析統計工作。

利用FAST脈沖星及快速射電暴篩圖平臺，濟南超算對“中國天眼FAST多科學目標同時掃描巡天項目(CRAFTS)”脈沖星做認證的后隨格網觀測的約500TB存檔數據，利用A I算法對產生的海量圖片進行智能篩選，歷經一年的攻關，最終找到219個候選體，并在這些候選體中首個認證了這顆新脈沖星PSRJ1810-0622。

原標題：山東科研團隊首次發現毫秒脈沖星 是國家天文臺-齊魯師范學院-濟南超算聯合研究團隊的首個重大成果

作者：濟南時報·新黃河客戶端記者：曹茜 通訊員：申暢 王昱巖

想爆料？請登錄《陽光連線》（ https://minsheng.iqilu.com/）、撥打新聞熱線0531-66661234或96678，或登錄齊魯網官方微博（@齊魯網）提供新聞線索。齊魯網廣告熱線0531-81695052，誠邀合作伙伴。