北京時間4月10日21點(diǎn)，全球六地通過協(xié)調(diào)召開了一個令全世界沸騰的新聞發(fā)布會，人類有史以來獲得的第一張黑洞照片發(fā)布！

從"暗星"概念的首次提出，經(jīng)歷200多年，我們才第一次看到如此真實(shí)的黑洞照片。早在18世紀(jì)那個名叫米歇爾的自然哲學(xué)家的概念里，宇宙中的"引力怪獸"（"暗星"）像幽靈一樣游蕩在空曠的星際中，沒人能直接看到他們。只有當(dāng)它們身邊恰好有發(fā)光的物質(zhì)圍繞時，它們的行蹤才會暴露。他所描述的這種看不見的"暗星"，正是我們現(xiàn)在所說的"黑洞"。

黑洞是什么？

黑洞是愛因斯坦廣義相對論預(yù)言存在的一種天體。它具有的超強(qiáng)引力使得光也無法逃脫它的勢力范圍，該勢力范圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界（Event Horizon）。
通俗點(diǎn)說，黑洞產(chǎn)生于恒星的消亡過程，當(dāng)燃料燃燒殆盡，在自身引力的作用下，核心中所有的物質(zhì)被壓縮成一個質(zhì)量、密度極大的物質(zhì)，由于極高質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，使得任何靠近它的物體都會被它吸進(jìn)去，甚至光都無法逃逸。這也是為什么人類科學(xué)家一百多年來苦苦尋找也未直接看到過宇宙中黑洞的原因。

看不見的黑洞為什么有照片？

物理學(xué)家霍金運(yùn)用量子理論研究黑洞附近物質(zhì)的行為時，驚奇的發(fā)現(xiàn)黑洞具有溫度！因?yàn)樗形镔|(zhì)都會被黑洞的引力吸引進(jìn)去，吸入的物質(zhì)在掉入黑洞視界前會在周圍形成一個圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的"吸積盤"，吸積盤的溫度很高，會輻射大量的X-射線，因此探測X-射線便成為尋找黑洞的絕佳手段。通過引力波，我們也在不斷驗(yàn)證黑洞的存在。

什么？這張照片竟是2年前拍攝的？

你沒看錯！就是2年前。

實(shí)際上我們看到的這張驚艷的黑洞照片拍攝于2017年4月11日，來自于室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。

觀察它不容易。事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）并不是一臺單獨(dú)的望遠(yuǎn)鏡，而是一臺由位于北美、夏威夷、歐洲、南美洲和南極洲的許多不同的射電望遠(yuǎn)鏡，連接組成的一臺虛擬口徑如地球大小的望遠(yuǎn)鏡。它背后的關(guān)鍵技術(shù)叫"甚長基線干涉測量"，這是一項能將世界各地的望遠(yuǎn)鏡的觀測能力和數(shù)據(jù)結(jié)合在一起的技術(shù)。此次巨橢圓星系M87的觀測利用了分布于全球不同地區(qū)的8個射電望遠(yuǎn)鏡陣列組成。

那么問題來了，為什么2年前的拍攝今天才看到照片？

背后的數(shù)據(jù)真相

EHT一次普通的五天觀測期間，整個望遠(yuǎn)鏡陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)約7PB，將裝滿1000至2000個硬盤。在2017年4月份的觀測中，每個臺站的數(shù)據(jù)率達(dá)到驚人的32Gbit/s，8個臺站在5天觀測期間共記錄的數(shù)據(jù)量約3500TB，相當(dāng)于350萬部電影，幾百年也看不完！

EHT把硬盤用飛機(jī)運(yùn)到位于美國馬薩諸塞州的天文臺及位于德國波恩的天文研究所進(jìn)行處理。超級計算機(jī)把所有數(shù)據(jù)集成。經(jīng)過校準(zhǔn)的資料被用來合成黑洞照片，面對海量數(shù)據(jù)，即便是超級計算機(jī)的浮點(diǎn)計算能達(dá)到每秒14億億次，也花了一年多的時間才完成"洗照片"的工作。今天人類獲得這張具有歷史意義的照片，是計算合成，但也是最接近真實(shí)的了。

基礎(chǔ)設(shè)施的新挑戰(zhàn)

顯然，獲得一張珍貴的黑洞照片，除了需要大量觀測數(shù)據(jù)，還需要高性能的計算存儲能力的支撐。

大數(shù)據(jù)、云計算、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的迅速發(fā)展，伴隨而來的是數(shù)據(jù)量的幾何式增長。據(jù)IDC預(yù)測，全球數(shù)據(jù)總量預(yù)計2020年達(dá)到44個ZB，我國數(shù)據(jù)量將達(dá)到8060個EB，占全球數(shù)據(jù)總量的18%。

數(shù)據(jù)中心作為新基礎(chǔ)設(shè)施，其計算能力、存儲能力，以及安全性、穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在面臨高性能計算的挑戰(zhàn)。

高性能計算必然催生更高的機(jī)柜功率密度，目前全國的大型數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率從4.4KW到8KW不等，據(jù)悉微軟的Azure云數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率可達(dá)15KW。密度上去了，機(jī)柜的供電能力就成為數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵。擁有充足電力保障的數(shù)據(jù)中心將成為追捧的資源。例如世紀(jì)互聯(lián)在北上廣核心城市即將投入運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心，擁有充足的電力供應(yīng)和高品質(zhì)設(shè)施配備，規(guī)模在5000~7000個機(jī)柜，可滿足高性能計算的應(yīng)用需求。

單機(jī)柜功率的提升也帶來能耗的增加，無論是基于政策要求還是社會責(zé)任，控制并降低數(shù)據(jù)中心的能耗PUE是各個數(shù)據(jù)中心的重要議題。降PUE方法有很多，自然冷卻、液冷技術(shù)、冷熱通道封閉、冷水背板、模塊化等，但單一降低某個數(shù)值并不一定能達(dá)到PUE最低。控制能耗是一套平衡的理念和體系，多系統(tǒng)聯(lián)動，補(bǔ)足短板才能提高能源利用率，降低能耗。目前，世紀(jì)互聯(lián)北京地區(qū)數(shù)據(jù)中心典型機(jī)房PUE可達(dá)到1.28，這樣的能耗對于第三方數(shù)據(jù)中心以及這樣緯度的城市已經(jīng)是非常低了。

回到照片，第一張黑洞照片只是開端，未來還會有更多更清晰的黑洞照片、宇宙探測照片生成，面對海量的數(shù)據(jù)、大規(guī)模的計算，新基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展將始終伴隨著科技進(jìn)步不斷創(chuàng)新。

 

來源：精密空調(diào) http://lbjsjzl.com

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