2月11日，加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及“激光干涉引力波天文臺（LIGO）”的研究人員當(dāng)天在華盛頓舉行記者會，他們探測到引力波的存在。引力波是愛因斯坦廣義相對論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”。這是技術(shù)人員在關(guān)閉艙門抽制真空前檢查光學(xué)部件。 新華社發(fā)
眾里尋它千百度。近一個(gè)世紀(jì)的求索后，人類終于聆聽到宇宙深處的聲音。美國“激光干涉引力波天文臺”（LIGO）成功探測到引力波，背后有十多個(gè)國家、千余名研究人員的艱辛付出。
其中，中國清華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)以高精度的數(shù)據(jù)分析能力幫助“凈化”了引力波探測中的干擾信號，加速了邁向星辰大海的征程。
“數(shù)海尋珠”助力搜索
2009年，清華大學(xué)被LIGO科學(xué)合作組織（LSC）接受為正式成員，也是目前中國大陸唯一的LSC成員。清華大學(xué)信息技術(shù)研究院研究員、LSC理事會成員曹軍威是清華大學(xué)LIGO工作組負(fù)責(zé)人。
為了捕捉“虛無縹緲”的引力波，研究者們苦練“內(nèi)功”。曹軍威說，最大的挑戰(zhàn)在于LIGO數(shù)據(jù)的采樣頻率特別高，達(dá)到每秒1萬6千次以上，采樣信道達(dá)上萬個(gè)，數(shù)據(jù)量大，需要先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)做支撐，提高數(shù)據(jù)處理效率，這也是清華團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)。
例如，引力波數(shù)據(jù)分析極為關(guān)鍵的一步是區(qū)分引力波信號和其他干擾信號。清華團(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。對引力波信號的提取有一個(gè)非常直觀的做法，就是將引力波信道的事件和其他環(huán)境信道的事件進(jìn)行比對，如果引力波信道的某類事件跟某些環(huán)境信道的事件耦合性比較強(qiáng)，就可以據(jù)此“否決”引力波信道的事件。
“漫長的時(shí)間里L(fēng)IGO探測器并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)精度，是探測不到真正的引力波信號的，可以認(rèn)為實(shí)際大家在處理的全都是噪聲，可就是在對這些噪聲的一點(diǎn)一滴的處理中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提升儀器的精度，才有了今天的探測靈敏度，”他說。
一個(gè)典型的引力波應(yīng)變大約在質(zhì)子直徑的萬分之一，具有極高靈敏度的LIGO探測器才能夠測量出如此微小的變化。在曹軍威看來，探測器的精度提升和數(shù)據(jù)分析處理相輔相成，最終成就了引力波探測的成功，這是全世界千余名研究人員共同努力的結(jié)果。
“高冷科研”彰顯魅力
引力波的探測和數(shù)據(jù)分析還需要多學(xué)科背景的研究者聯(lián)合工作，這也帶動了光學(xué)、工程、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的前沿發(fā)展。曹軍威說：“科學(xué)探索的需求一直是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力之一。LIGO項(xiàng)目對數(shù)據(jù)處理要求極高，對計(jì)算技術(shù)挑戰(zhàn)很大，清華參與LIGO項(xiàng)目也是希望掌握第一手的應(yīng)用需求，有的放矢地開展計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究?！?/p>
國際上引力波科學(xué)研究和觀測工作如火如荼，而中國在這方面基礎(chǔ)相對薄弱，目前還沒有自主建設(shè)的引力波天文臺。曹軍威認(rèn)為，接下來中國亟需自主建設(shè)引力波天文臺，既要腳踏實(shí)地培養(yǎng)人才，又要有開放合作的心態(tài)，充分借鑒國際上已有研究和實(shí)驗(yàn)成果，并大力加強(qiáng)跨領(lǐng)域合作。
不過，把引力波的發(fā)現(xiàn)用于科幻迷們期待已久的時(shí)空穿越和星際通信，還需漫長的等待。
這一看似“高冷”的基礎(chǔ)科學(xué)突破，在普通人中也掀起漣漪?！斑@就是基礎(chǔ)科學(xué)研究的魅力所在，任何人與生俱來就會有的好奇心，驅(qū)使大家有興趣去琢磨一下，雖然大多數(shù)人不會以此為職業(yè)，”曹軍威說。
“艱深科學(xué)”平實(shí)解讀
據(jù)曹軍威介紹，在這次引力波探測成功的消息發(fā)布過程中，世界各地LIGO科學(xué)合作組織中的華人學(xué)者也自發(fā)組成團(tuán)隊(duì)，夜以繼日把最新成果資料翻譯成中文，第一時(shí)間呈現(xiàn)給國內(nèi)讀者。在LIGO官方發(fā)布消息的12小時(shí)內(nèi)，多篇由一線研究者和學(xué)界專家撰寫的深入淺出的解讀性文章，通過互聯(lián)網(wǎng)、移動端密集發(fā)布，使得艱深的科學(xué)發(fā)現(xiàn)“飛入尋常百姓家”。
一名讀者在一篇科普文章下評論道：“多年以后，面對浩瀚星海，遠(yuǎn)航的星艦文明將會回想起2016年2月11日，人類公開宣布首次探測到引力波信號的那個(gè)遙遠(yuǎn)夜晚?！?/p>
