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引力波探測(cè)中的清華團(tuán)隊(duì)

2016.03.17

    供稿

    信研院

     

    創(chuàng)意

    映像設(shè)計(jì)組

     

    采訪(fǎng)&文字

    拜喆喆

     

    圖片

    任帥

     

    編審

    趙鑫、尹霞、張歌明、張錚

     

    設(shè)計(jì)

    王寅、張穎

     

2016年2月11日,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和歐洲引力天文臺(tái)召開(kāi)對(duì)外新聞發(fā)布會(huì),正式宣布科學(xué)家第一次直接觀(guān)測(cè)到了來(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙的劇變事件所產(chǎn)生的時(shí)空漣漪——引力波。這一探測(cè)證實(shí)了阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在1915年發(fā)表的廣義相對(duì)論的一個(gè)重要預(yù)言,并開(kāi)啟了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口。

這一消息立即引起全球科學(xué)界的強(qiáng)烈反響,大量的媒體解讀、報(bào)道、追蹤讓引力波探測(cè)成為了熱點(diǎn)新聞。作為引力波探測(cè)中唯一的中國(guó)團(tuán)隊(duì),清華大學(xué)信息技術(shù)研究院研究員、清華大學(xué)天體物理中心兼職研究員、LSC(LIGO科學(xué)合作組織)理事會(huì)成員曹軍威和他的團(tuán)隊(duì)也受到了前所未有的關(guān)注。

2月末的一天,曹軍威教授在他的辦公室里,接受了“清華映像”欄目的采訪(fǎng)。在成功探測(cè)到引力波之后,他的生活好像沒(méi)有什么大的改變,唯一的不同是,辦公室電話(huà)響起的次數(shù)變多了。

2006年,從MIT/LIGO實(shí)驗(yàn)室回到清華大學(xué)工作后,曹軍威向清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系副教授都志輝、王小鴿發(fā)出了邀請(qǐng),組建了自己的研究團(tuán)隊(duì),主要參與LSC引力波暴和數(shù)據(jù)分析軟件兩個(gè)工作組的相關(guān)研究。這個(gè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了密集的物理天文知識(shí)學(xué)習(xí)期,但曹軍威把這塊敲門(mén)磚看得很輕松,“學(xué)習(xí)一下就行了,清華人無(wú)論師生都有好的專(zhuān)業(yè)素質(zhì),理工科內(nèi)跨專(zhuān)業(yè)就沒(méi)有那么可怕。”雖然學(xué)習(xí)天文知識(shí)是必不可少的過(guò)程,但在曹軍威看來(lái),“門(mén)外漢”的身份反倒給研究帶來(lái)了幫助:“不懂有不懂的好處,反倒不用思考得太復(fù)雜,可以專(zhuān)注于數(shù)據(jù)處理。”

比如其中的一項(xiàng)工作,團(tuán)隊(duì)將人工智能領(lǐng)域的核心“機(jī)器學(xué)習(xí)”方法用于加強(qiáng)引力波數(shù)據(jù)噪聲分析,將引力波信號(hào)探測(cè)的物理問(wèn)題被轉(zhuǎn)化成了一個(gè)數(shù)據(jù)分析處理問(wèn)題。2009年,清華大學(xué)被LIGO科學(xué)合作組織(LSC)接受為正式成員,也是迄今唯一來(lái)自中國(guó)大陸的LSC成員,工作側(cè)重于提高引力波數(shù)據(jù)分析的速度和效率。LIGO需要清華團(tuán)隊(duì)這樣精通計(jì)算機(jī)的專(zhuān)家提供技術(shù)支持;而對(duì)于清華團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),加入LIGO組織能夠拿到最真實(shí)的數(shù)據(jù)和共享資源,“對(duì)于搞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人來(lái)講,應(yīng)用驅(qū)動(dòng)才能有的放矢,”曹軍威回憶說(shuō)。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)分工明確,每?jī)芍芤淮味紩?huì)進(jìn)行交流討論,“每一項(xiàng)工作都要跟國(guó)際合作研究機(jī)構(gòu)交流,每周至少一次電話(huà)會(huì)議,每年有2到4次的LSC年會(huì)必須參加。”

沒(méi)有任何人能預(yù)測(cè)到“成功”將什么時(shí)候到來(lái)。團(tuán)隊(duì)成員們?cè)缇妥龊昧?ldquo;長(zhǎng)征”的準(zhǔn)備,但收獲成果的遙遙無(wú)期成為了團(tuán)隊(duì)中學(xué)生面臨的最大問(wèn)題。研究生的在校時(shí)間往往只有兩三年。曹軍威說(shuō),“學(xué)生花了很長(zhǎng)時(shí)間才入門(mén),然后就要畢業(yè)了,下一個(gè)學(xué)生再重新開(kāi)始。這對(duì)學(xué)生的科研貢獻(xiàn)和老師的指導(dǎo)都是很大的挑戰(zhàn)。我們只能快速地幫學(xué)生提煉出關(guān)鍵問(wèn)題,讓他進(jìn)入狀態(tài)。”提及這次出現(xiàn)在了論文共同作者名單上的計(jì)算機(jī)系學(xué)生郭翔宇,曹軍威哈哈一笑,“他剛好碰上,中了大獎(jiǎng),當(dāng)然他做的工作也非常出色,受到我們合作方西澳大利亞大學(xué)的高度肯定。”

2015年9月,清華團(tuán)隊(duì)就得到了探測(cè)到引力波信號(hào)的消息,但工作并沒(méi)有暫停。50倍,100倍,他們還在繼續(xù)開(kāi)展數(shù)據(jù)分析的GPU加速工作,“將來(lái)我們還要觀(guān)測(cè)到更多引力波信號(hào),”曹軍威很有信心。這次成功探測(cè)在團(tuán)隊(duì)看來(lái)只是一個(gè)學(xué)術(shù)圈內(nèi)的成果,卻沒(méi)有想到會(huì)變成一條公眾關(guān)注的話(huà)題 “我們的確做出了貢獻(xiàn),但我們不是主要的貢獻(xiàn)者”他們總是這樣強(qiáng)調(diào)。“我們更希望公眾能關(guān)注研究成果本身。”

面對(duì)想要深挖細(xì)節(jié)和故事的記者,他們的回答千篇一律:“你可以去看清華新聞網(wǎng)上那篇新聞稿。”曹軍威參與LIGO工作十余年,少有那種“曙光在前”的盼頭,卻也從未有過(guò)中途放棄的打算,“是因?yàn)槭盏搅诉@次引力波信號(hào),才有了人們所謂的成功,如果沒(méi)有這次,我們也會(huì)繼續(xù)做下去,再干二十年沒(méi)問(wèn)題,無(wú)所謂順不順利,”曹軍威坦然一笑,“重大科學(xué)成果的進(jìn)展是沒(méi)有辦法預(yù)期的,重要的是要有好奇心和熱情這樣的內(nèi)在動(dòng)力,再加上專(zhuān)業(yè)的素養(yǎng)和精神,就一定能堅(jiān)持下來(lái)。”