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(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（ＬＩＧＯ）成功探測(cè)到引力波，背后有十多個(gè)國(guó)家、千余名研究人員的艱辛付出。

其中，中國(guó)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(cè)中的干擾信號(hào)，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(guó)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(huì)成員曹軍威是清華大學(xué)ＬＩＧＯ工作組負(fù)責(zé)人。

“這次發(fā)現(xiàn)的確美妙和激動(dòng)人心，但日常工作中的海量數(shù)據(jù)分析并不總是令人愉快，”曹軍威日前接受新華社記者專訪時(shí)說。這一研究團(tuán)隊(duì)著重應(yīng)用先進(jìn)計(jì)算技術(shù)提高引力波數(shù)據(jù)分析的速度和效率，參與了ＬＳＣ引力波暴和數(shù)據(jù)分析軟件等相關(guān)研究。

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(hào)和其他干擾信號(hào)。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(duì)引力波信號(hào)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(duì)，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。

這樣，引力波信號(hào)探測(cè)的物理問題被轉(zhuǎn)化成了一個(gè)數(shù)據(jù)分析處理問題。曹軍威說，對(duì)數(shù)據(jù)本身關(guān)聯(lián)性的判斷正是機(jī)器學(xué)習(xí)的強(qiáng)項(xiàng)，也正是具有自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)學(xué)科背景的清華團(tuán)隊(duì)所擅長(zhǎng)的。

“漫長(zhǎng)的時(shí)間里ＬＩＧＯ探測(cè)器并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)精度，是探測(cè)不到真正的引力波信號(hào)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(duì)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(cè)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(cè)器才能夠測(cè)量出如此微小的變化。在曹軍威看來，探測(cè)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(cè)的成功，這是全世界千余名研究人員共同努力的結(jié)果。