脈沖星是我們宇宙中的燈塔，人類要發展，文明要持續。也許以後我們會流浪，我們流浪到太空，怎麽去識別方向？脈沖星可以爲我們導航。但如果我們迷失了方向，怎麽辦？脈沖星還可以幫助我們找到回家的路。【一席with阿裏雲】
發現脈沖星！
崔辰州
國家天文台虛擬天文台團隊首席
大家下午好。我是來自中國科學院國家天文台的崔辰州。
每次看剛才的這個短片，我的心情都難以平靜。有三個原因。第一個原因是緊張，每位來到這裏的講者都有點緊張，我也是。第二個原因是自豪，以國家天文台爲首的團隊已經把FAST中國天眼打造成了我們的大國利器，我作爲國家天文台的一員，感覺真的很自豪。
中國天眼總設計師、總工程師南仁東
第三個原因就是緬懷。2017年9月15號，基本上正好是兩年前，我們的南仁東老師，也就是中國天眼的總設計師、總工程師離開了我們。他1994年提出了要建設中國的大射電望遠鏡的設想，經過了20多年的努力，把這個夢想變成了現實。南老師走了，他留給了我們後人，留給了我們這些晚輩同事們一筆寶貴財富，也留給了我們國家一個大國利器。
剛剛大家通過短片已經了解到，FAST真的很厲害，它是一個500米口徑的射電望遠鏡，是現在全世界最大的單天線射電望遠鏡，因爲它最大，意味著它也最靈敏。有一個笑話說，如果說這口鍋裝滿了茅台酒——因爲它就在貴州——全世界的人每人可以分上四瓶，按照現在的市值來講，不少的錢。
當然FAST有很多的技術創新。第一個創新就是它利用了貴州省喀斯特窪地這樣一個天然的“鍋”做台址，給我們建造FAST節省了大量的成本。
第二個就是它這個鍋不是一個死的鍋，而是活的鍋。它創造性地利用了主動反射面的技術，讓FAST能夠在觀測的時候實時地變形，取得一個非常好的觀測效果。再有，在FAST建設的過程中，我們取得了一系列工程和技術的創新。據我所知，在港珠澳大橋的建設過程中還應用了FAST研究的成果。
FAST在2016年初步建成，就在建成一周年前夕，南老師離開了我們。這兩年來FAST的工程團隊一直在試運行這個設備。我們知道，這樣一個複雜的系統需要很長時間調試才能達到它的最佳狀態。但就是在調試過程中，它的觀測威力已經凸顯了出來。到目前爲止，FAST已經發現了60多顆脈沖星。
這裏大家看到的動的曲線圖，就是FAST觀測到的第一顆脈沖星的信號。
在FAST之前，我們國家的天文學家還沒有用自己的設備發現過脈沖星。但是有了FAST，我們在短短兩年的時間裏就有了60多個驚人的科學發現。
剛才提到了脈沖星，大家可能不知道什麽叫脈沖星，我給大家簡單介紹一下。脈沖星是上個世紀60年代首次被發現的。當時英國的天文學家Hewish和他的研究生Bell一起在檢查射電望遠鏡觀測信號的時候，發現了周期性出現的脈沖信號。
當時他們很激動，以爲找到了傳說中的“小綠人”。小綠人是什麽？是一個科幻小說裏面說到的火星人，或者說地外生命。但是後面就讓他們失望了，因爲他們又發現了多次周期性出現的脈沖信號。後來搞懂了，原來他們發現了一種新的天體，叫做脈沖星。
那脈沖星到底是什麽呢？其實脈沖星是一種中子星。我們知道天上有很多恒星，恒星發光發熱，爲什麽發光發熱呢？是因爲在它們的核心有一個巨大的核聚變的反應堆，氫元素聚變成氦元素。當恒星這些燃料慢慢燒得差不多了的時候，會爆炸開來，也就說恒星會走向死亡。
不同質量的恒星死亡、爆炸的時候留下的痕迹，或者叫做歸宿，是不一樣的。小質量的恒星爆炸之後，它會變成一顆白矮星；中等質量的恒星爆炸，這個過程就叫做超新星的爆發，爆發之後會留下一顆中子星。大質量的恒星如果爆炸，就會形成一個黑洞。
據我們現在的研究表明，中等質量的恒星爆炸之後形成的中子星大概是1.4個太陽質量。今天早晨我剛剛看到了一個消息，說一個國際團隊又發現了一個質量大概是兩個多太陽質量的中子星，也許我們的理論模型後面又要修正了。
中子星是一個非常的致密的天體。我們知道原子是由質子和電子組成的，如果把原子的質子和電子壓在一起，就會形成中子。很多很多的中子組成一個中子星。大部分的星體都是由中子組成的，那就會是一個非常致密的天體。
大家想象一下，這好比是我們把一個半的太陽壓縮到一個北京市的大小，大家想一想這是一個何等的天體！難以想象。一個指甲頭大小的地方，也就是1立方厘米，它可以相當于一千艘萬噸巨輪。
如果說這個中子星轉起來，一個十幾公裏的星，每秒鍾轉上千轉，你可以想象，如果說只是一個木頭球，是一個鐵球，十幾公裏的球每秒鍾轉上上千轉，它可能早已經被它的離心力給瓦解了。這就給我們帶來了一個極端的物理條件下的實驗室。中子星有強引力，有強磁場。我們宇宙中有四種基本的力——引力、電磁力、強作用力和弱作用力。中子星就給我們提供了這樣一個天然的實驗室，它提供的環境在我們地球上是沒有辦法人爲模擬出來的。
中子星不單可以爲我們的科學研究提供這樣一個非常好的條件，還可以給我們的社會、給我們人類帶來很大的實用價值。這裏我舉兩個例子，一個叫授時，一個叫導航。中子星的旋轉周期可以從秒到毫秒，它可以每秒鍾轉幾圈，也可以每秒鍾轉上千圈，但關鍵是它轉得非常穩定，幾百年來、幾千年來都不會變。它的精確程度可以超過原子鍾，因此你可以把它當做一個表。
同時，它在宇宙之中，在銀河系之中，距離我們有幾十光年、幾百光年、幾千光年或者幾萬光年，可以說離我們非常遙遠；它又在旋轉，脈沖信號周期性地掃過地球。就像燈塔的光束會掃過船只一樣，我們把脈沖星比作“宇宙中的燈塔”，它可以指引我們做宇宙航行。
到目前爲止，天文學家們已經發現了2700多個脈沖星，FAST兩年間就發現了60多顆。可以說，隨著FAST進入到科學觀測之後，我們會有更多的期待。
現在FAST就正在開展19波束多科學目標同時巡天的項目。
一個波束，大家可以理解成是一雙眼睛。以往我們的望遠鏡基本上只有一個波束，或者說只有一雙眼睛在看，而FAST可以說是19雙眼睛同時在看，因此它巡天觀測的效率大大提升了。我們的FAST有望在有限的時間內發現上千顆脈沖星，數量可以超過我們過去幾十年發現的成果。
脈沖星的信號從幾萬光年之外傳到地球上，其間並不是坦途一片，或者說宇宙中並不是真空，而是有很多星際的塵埃，有很多的介質。電磁波也是一種粒子，這些粒子在穿越星際塵埃的時候會發生色散。高頻一點的電磁波會快一點到達地球，低頻的信號會稍稍慢一點，相當于把原來同時産生的信號在時間上來了一個錯位。
脈沖星搜索：信號傳輸過程
但同時電磁波再到地球的時候，這些信號又受到了很多人爲的幹擾，比如手機的基站，我們的飛機、衛星，都會對這些射電信號形成幹擾。因此，FAST或者射電望遠鏡最後得到的是一個被汙染了的信號。
天文學家要去研究脈沖星，研究它的旋轉周期等等這些物理特征，我們就要複原這些信號；要還原這些信號的本來面目，就要把剛才受到的那些幹擾去掉。同時，因爲我們不知道信號在傳過來的過程中到底經過了哪些過程，因此它的色散的量我們是不知道的，我們要猜，要揣測它的值，最終確定脈沖星旋轉的周期是多少。
這個過程不是那麽簡單的。以FAST爲例，FAST每月可以産生兩個PB的數據，需要大量的計算，它每個月會産生300萬需要猜測周期的候選體。以往我們的脈沖星搜尋基本上靠人工，但是現在隨著FAST有了這麽強大的觀測能力，300萬張圖單靠人工是完全不可能了，因此我們就寄希望于現代的信息技術，包括現在非常時髦的AI人工智能。
很榮幸，我們得到了現代先進技術的幫助。通過跟阿裏雲還有很多IT專家團隊的合作，在阿裏雲這樣一個雲平台上，借助于先進的計算技術、雲計算技術、AI技術，我們已經實現了FAST強大的數據處理能力。就是在這樣一個平台上，我們能夠實時處理和發現這些脈沖星。因此我覺得科學和技術的結合真的是一個雙贏、多贏的過程。
這是我們國家另外一個科學工程項目——郭守敬望遠鏡。
我們在天上還有“慧眼”、“悟空”這些天文衛星。
我們的天文學家還在南極最高點打造了南極天文台。
世界上還有更多的利器。這些望遠鏡，這些重大的觀測設施，每天都在産生海量的天文數據。天文數據是科學研究的寶貴財富，因此要建立一個強大的數據中心。
天文學是觀測的科學。經過了三十年的發展，我們今年春天得到了國家的正式認可。國家天文科學數據中心是我們國家公布的第一批國家級的科學數據中心。今天上午張建峰總裁的演講中提到了兩個中台，一個是數據中台，一個是業務中台。
我們可以說國家數據中心就像是一個數據中台，它把數據全都聚集在了一起。我們要進一步發揮這些數據的價值，給天文學家用，給公衆用，向社會開放，那我們就需要一個更好的業務中台，這就是虛擬天文台。
虛擬天文台就是要把先進的信息技術應用到天文學裏去，打造一個網絡化的科學研究、科普教育的平台；把這些數據開放出去，以全世界的觀測數據打造成一個數字宇宙。
非常巧的是，三年前，2016年的雲棲大會上，國家天文台和阿裏雲正式宣布戰略合作。三年來我們一起努力，爲大家打造了一個能向全世界開放的虛擬天文台。
借助雲計算打造全球化的VO平台
今天的主題是脈沖星。“不識廬山真面目，只緣身在此山中”，我們存在于銀河系中，有很長一段時間，我們都不知道銀河系是什麽樣子，我們在銀河系裏面處在什麽方位。經過了很長時間的努力，我們終于搞清楚了，銀河系大概就是這個樣子。
它是一個旋渦星系，太陽系帶著地球、火星等小兄弟，一起在第二個旋臂上邊緣的地方遊蕩。這就是我們在銀河系中的位置。
脈沖星是我們宇宙中的燈塔，人類要發展，文明要持續。也許以後我們會流浪，我們流浪到太空，怎麽去識別方向？脈沖星可以爲我們導航。但如果我們迷失了方向，怎麽辦？脈沖星還可以幫助我們找到回家的路。
感謝大家聆聽，今天我的分享就到這裏，謝謝大家。
本演講來自 一席with阿裏雲【Tech for Change】主題演講特別場。8位講者分別來自天文、建築、醫療、野生動物保護、國際人道援助等不同領域，圍繞“科技有溫度”這一主線，分享技術如何幫助與支持社會公共事務發展。
