——122cc太阳集成游戏师生在引力波探测重大科学发现中作出贡献

2016年2月11日，美国国家科学基金和欧洲引力天文台正式宣布，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）的一对探测器有史以来第一次探测到了来自宇宙深处距离地球13亿光年之外由两个黑洞最后并合瞬间产生的引力波。终结了一波又一波的引力波传言，证实了爱因斯坦广义相对论在100年前关于引力波的预言。

这一当今时代最顶尖的科学探索承载着十多个国家、多个领域的千余名科研人员的智慧和血汗。在LIGO的科学合作组织（LSC）中，来自122cc太阳集成游戏的科研团队以高精度的数据分析能力帮助“净化”了引力波探测中的干扰信号，加速了人类迈向宇宙未知探索的征程。其中，来自于122cc太阳集成游戏的都志辉副教授、王小鸽副教授作为团队核心成员带领着学生们争分夺秒、与时间赛跑，为数据处理系统的运算速度和效率加速、加速、再加速···

加入清华LIGO，缘结“引力波”

说起122cc太阳集成游戏研究团队与引力波探测研究的结缘，都志辉说“一定要提到清华LIGO团队的负责人、122cc太阳集成游戏信息技术研究院研究员曹军威”。曹军威2006年底从美国麻省理工学院回到122cc太阳集成游戏全职任教。凭借在LIGO实验室的工作经历和对引力波探测研究重大意义的了解，他在国内还没有任何单位加入LIGO的情况下，找到了都志辉和王小鸽，组建起一支属于中国自己的高校LIGO研究团队。

都志辉的研究领域主要是并行计算，这种计算机算法最大的作用就是加速，他曾经跟机械系团队合作，把一个汽车铸件的仿真计算从过去的1个星期缩短为3个小时。“引力波计算需要用到大量数据分析，高性能运算有用武之地。”都志辉介绍说，“我从2008年开始从事这方面的研究探索工作，到现在已经有8年的时间了。我们主要是用并行计算技术和GPU来加速其数据处理的速度。我们的工作是通过多种优化手段用GPU来加速其SPIIR（Summed Parallel Infinite Impulse Response）模板滤波技术的处理速度，与CPU相比处理速度可以提高120倍以上，从而可以实现实时的引力波探测。”

王小鸽副教授也是122cc太阳集成游戏最早加入引力波探测研究的老师。她的主要研究领域除高性能计算机体系结构、并行算法外，还涉及高性能计算技术在其他科学与工程领域的应用研究，曾参与了122cc太阳集成游戏自主设计的高性能机群系统的制造，并在高效率能源利用、气候系统模拟等多个应用领域里与国内外专家学者合作开展了高性能计算的应用。正式参加引力波探测研究团队后，为了解决研究人员缺乏的问题，王小鸽不拘一格发现人才，在她指导的引力波研究团队中，也不乏有本科生的身影。

衣带渐宽终不悔，近十年的坚持，只为早日揭开引力波神秘面纱

清华研究团队对引力波的关注是在2007年才刚刚起步，而且在知识领域上也存在着从计算机到天文物理的跨度。“我们对引力波的了解知之甚少，入门困难，只知道黑洞大概是怎么回事，但怎样合并，合并过程中又怎样产生引力波，功率如何。这些就不清楚了。”都志辉说。为了尽快认识引力波，研究团队的师生们专门请来了本校天体物理中心的老师虚心学习相关的天文学知识，在研究中，边学边做、边做边学。每天清晨不到8点，都志辉和他的学生就已经坐在了实验室里开始了一天的研究。日子就在发现问题、寻找原因、制定解决方案、例会讨论、文献综述、修改实验设计的周而复始中度过。郭翔宇是都志辉老师的硕士研究生，他每天的科研任务，就是“让引力波数据分析处理的过程更有效率”。郭祥宇介绍说，“一年多来，我在先前的基础上，将探测器GPU的信息处理速度从原有的58倍提升到了120倍以上。”

因为是跨国合作研究，时差问题无法回避。“由于时差，要让美国东部MIT，西部Caltech，韩国，中国四方通过skype讨论，总有人要克服时间上的困难”王小鸽老师为此无数次半夜或者凌晨，在人们睡得正酣的时候准时坐在电脑前，代表本团队参加各种定期与不定期的国际团队网络会议，讨论各种技术细节。在为了与国际团队进行更深入的交流，王小鸽分别在2009、2010、2011年LSC的相关会议上，以poster和短报告的形式介绍她的团队用机器学习算法SVM做噪声分类的具体工作：利用大量的探测器的辅助传感器的数据，对激光干涉器的主信号频道的信号事件进行分类，对由于环境噪声产生的信号做“否决”，排除掉由于环境干扰或干涉仪运行状态不稳定等导致的噪声事件，从而确认观测信号的可靠性。

近十年的坚持和努力，如今得到了认可和证实。在没有任何经费支持下，研究团队能够坚持下来，靠的就是心中对科学发现的向往。“引力波探测，从科学价值本身来看是一件非常有价值的事情，我们都期待能有所突破”都志辉平静地说。王小鸽则说，“我很欣赏LSC团队的严谨的科学作风和努力探索的热情以及团队合作精神。这些是我们能在资源有限的条件下坚持这么多年下来的重要原因吧。”

一个等式：“理论”+“实验+”“计算”=科学发现

自上世纪40年代中叶，世界上第一台计算机诞生至今，计算机已经广泛渗入到人类社会生活的各个方面，尤其是随着社会信息化的不断加快，计算机对人类社会的影响越来越深。这次引力波的首次成功探测，不仅意味着开启了天文物理研究的新篇章，同时对人们关于科学发现的模式和方法的认识发出了挑战。“计算在问题的研究中，将不再只是工具，而会成为必不可少的基础手段。”都志辉说。

在引力波的发现过程中，“爱因斯坦负责了理论部分，LIGO的探测是实验部分，而剩下的数据处理，也就是计算部分，”都老师说，“引力波的发现所带给人类的远不止证实了爱因斯坦的学说，它更是理论、计算和实验的完美结合、深度融合，就要交给计算机科学。

在引力波的探测中，大家现在都将注意力集中在探测引力波的尖端设备上，但是如果做进一步思考，如果没有计算机科学的参与，这些尖端设备还能够快速、实时处理海量数据吗？如果不能达到超乎想象的高速，又如何称得上“精尖”？如果称不上“精尖”，引力波还能够被发现吗？同样的问题，亦可在科学发现的各个领域下进行追问，比如生物、医药、航天数学···

相信在不远的将来，计算已成为科学发现的基础手段这一事实，将被越来越多的世界重大科研成果的发现所证实。