星球探秘:为何世界上最大的望远镜需要借助GPU?

by 英伟达中国

从宇宙最古老、最遥远的星系中,我们往往能够获知一些关于人类未来发展的“蛛丝马迹”。但是,如果没有GPU,即便是借助世界上最大的望远镜,科学家们也无法清晰地观测到这些星系。

相比哈勃望远镜在过去30年间向地球传输的图像,E-ELT(欧洲特大望远镜)拍摄到的图像锐度要高出15倍。E-ELT位于智利的一座山顶,计划将于2024年投入使用。该望远镜收集到的光线将比哈勃望远镜所收集到的光线亮度提升超过200倍。科学家将借助该望远镜以前所未有的精细水平研究宇宙,并探索遥远星系。

“它可以告诉我们宇宙的起源,让我们了解星系如何演化,甚至可以预测出银河系随着时间的推移会发生的变化,”巴黎狄德罗大学-巴黎第七大学教授兼巴黎天文台空间天体物理研究实验室 (LESIA) 研究科学家Damien Gratadour在GPU技术大会的一次研讨会中说道。

artists rendition E-ELT in action
一位艺术家描绘的 E-ELT 运行场景图。图片由欧洲南方天文台提供。

聚焦外太空

E-ELT是第一台采用了所谓自适应光学的望远镜,可以减少湍流对光束的影响,并提供更高且均匀的图像质量。如同天气炎热时看到路面会闪光一样,这种湍流也会为科学家的探测带来麻烦,让他们难以捕获到清晰锐利的宇宙图像。

 “如果超大型望远镜不具备自适应光学功能,那么它就像开高速跑车却只用一档一样,无法充分施展其性能。”和Gratadour一起从事E-ELT工作的阿卜杜拉国王科技大学资深研究科学家Hatem Ltaief说道。而这正是GPU的关键价值所在。

这些科学家们几年前在GTC大会上相遇,目前正在专注于运行由GPU提供技术支持的模拟运算,以预测E-ELT的不同配置对图像质量的影响方式。望远镜反射镜角度的变化、不同数量的相机以及其他因素均可能会改善图像质量。

“我们正在寻找兼具科学效果和价格优势的最优方案。”Gratadour说道。

数秒内的模拟星系观测

Ltaief和Gratadour正在利用两台NVIDIA DGX-1 AI超级计算机(一台配有Tesla P100 GPU,另一台配有Tesla V100 GPU),以并行的方式运行多种模拟并做出实时更改。

 “使用DGX-1时,模拟几个星系的观测只需要几秒钟,”Ltaief说道,“几年前,这一过程将花费数天。”

这两位科学家的下一步计划是利用深度学习技术,以便更精确地预测最有效提高图像质量的配置组合。但他们还没有做更为详细的讨论,为此Ltaief解释道:“我们非常希望明年可以再次来到GTC大会,届时再讨论这些计划。”


主图为 E-ELT 效果图,由欧洲南方天文台、阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 和巴黎天文台提供。