謝曉堯

2021年2月5日，習近平總書記在貴州接見FAST相關人員時曾說過： “中國天眼，這是國之重器，黨中央一直都是關心的，支持推動的，我在前一段時間就此也做了批示，我一直關注天眼建設運行和你們持續(xù)做的這些科研工作。FAST要向國際開放，進行國際合作?！?/p>

按照習近平總書記的指示，F(xiàn)AST建設工作組步步為營，一件事接著一件事地落實走到今天，交出了一份完美的答卷。高質量建設國家大數(shù)據(jù)綜合試驗區(qū)，大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，加快數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，積極開發(fā)及數(shù)據(jù)流通交易市場，建成全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系樞紐節(jié)點，形成超大型數(shù)據(jù)中心集成，提升數(shù)據(jù)化治理水平，打造中國數(shù)谷……

本次數(shù)博會，有一個重要的事件，這是本次數(shù)博會最大的亮點之一，也是貴州大數(shù)據(jù)發(fā)展的重大節(jié)點，那就是國家發(fā)改委宣布貴州是全國一體化大數(shù)據(jù)中心的八大樞紐節(jié)點之一。

“天演·創(chuàng)變·啟新——天文論壇”是中共貴州省委、貴州省人民政府關于《實施數(shù)字經(jīng)濟戰(zhàn)略搶新機》的體現(xiàn)，更是落實習近平總書記在貴州的講話精神。正如習近平總書記所言：“推進FAST為代表的創(chuàng)新基礎設施建設，圍繞‘中國天眼這一‘國之重器，建設FAST數(shù)據(jù)國際開放云平臺和公共算力平臺，建設FAST科學研究與數(shù)據(jù)處理中心和FAST射電觀測陣列，開展天文數(shù)據(jù)存儲、處理研究，構建集觀測、科研、存算于一體的FAST數(shù)據(jù)服務生態(tài)。”

在2016年9月25日FAST竣工之前，貴州省就建立了國家天文學貴州師范大學FAST早期科學數(shù)據(jù)中心，同時開展數(shù)據(jù)處理技術的驗證實驗。首先是處理FAST巡天數(shù)據(jù)。一路走來，貴師大FAST科學數(shù)據(jù)中心和國家天文臺合作得非常好。2021年4月9日，數(shù)據(jù)中心和國家天文臺共同成立了“中國天眼聯(lián)合研究中心”，利用貴州師范大學參加的國家未來網(wǎng)絡重大科技基礎設施優(yōu)勢，國家天文臺為貴州師范大學建設天文數(shù)據(jù)國際共享云平臺提供幫助。

同時，貴師大FAST科學數(shù)據(jù)中心與中科院南美天文中心簽署了南美天文數(shù)據(jù)貴師大鏡像中心協(xié)議，雙方同意南美天文研究中心ALMA亞毫米波觀測數(shù)據(jù)國內鏡像落戶貴州。

全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案，一共是8個節(jié)點，成渝地區(qū)、京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、粵港澳大灣區(qū)，還有貴州、甘肅、寧夏、內蒙古。這對于貴州省意義非凡，這次強調的是東數(shù)西算，什么意思？就是在實時性要求不高的數(shù)據(jù)，最好利用西部的資源進行東數(shù)西算。

目前，F(xiàn)AST數(shù)據(jù)國際開放云平臺架構正在實施中，要給全世界和國內的高等院校、科研院所提供用戶服務，通過網(wǎng)絡、公有云、私有云，也就是提供存儲計算資源，來實現(xiàn)FAST數(shù)據(jù)的國際和國內開放。

在國際、國內開放里面，云計算的架構，在IAAS就是基礎設施及服務這塊上，已經(jīng)提供了服務器存儲，在PAAS及服務這一端，直接提供了搜索計算，數(shù)據(jù)中臺里面智能識別和綜合查詢，在SAAS提供可視化計算和任務調度與監(jiān)控。

首先，F(xiàn)AST數(shù)據(jù)國際開放云平臺的IAAS建設，實際上就是算力的建設、生產(chǎn)力的建設。生產(chǎn)力的建設就是提供各種不同的計算資源，需要節(jié)點運算很高的情況下，提供一臺服務器，加8塊GPU卡，現(xiàn)在有20臺這種節(jié)點，為這個云平臺進行服務，算力可以達到1Pb以上。

有些用戶要求要少一點，就采用一臺工作站，一個CPU+兩塊GPU，這樣的算力有60個計算節(jié)點提供給用戶服務，算力達到了1Pb。還可以提供2個GPU+一個CPU的服務器，這個有14個計算節(jié)點的算力提供給用戶。還有60臺單節(jié)點單機的一塊CPU+一塊GPU卡，這樣有60個計算節(jié)點可以給用戶提供云平臺的算力要求，這叫低價格結構，是我們知識產(chǎn)權的混合計算節(jié)點。

超算中心的專家介紹到，超算中心現(xiàn)在的投入都是幾億、幾十億，現(xiàn)在這一套下來154個節(jié)點，投入大概就是一千多萬?，F(xiàn)在154個節(jié)點理論峰值可以到2.8PFlops（單精度浮點運算），2019年6月世界超算五百名的排名最后一名是2.1PFlops，這樣對比，我們現(xiàn)在算力已經(jīng)到世界五百強，但我們用最低投入實現(xiàn)了這個目標。

第二，F(xiàn)AST數(shù)據(jù)國際開放云平臺建設，還是IAAS，只是它是生產(chǎn)資料的建設，是存儲的建設。在黑洞事件里面，一個黑洞事件一共是10個Pb的內容，10個Pb的數(shù)據(jù)，最后計算生成黑洞的圖片。從FAST數(shù)據(jù)可以看，19個波束，每秒38個Gb，一年96Pb，數(shù)據(jù)量非常大。所以，F(xiàn)AST的數(shù)據(jù)壓力是非常大的。

最早的時候，國家天文臺共同建設的早期科學數(shù)據(jù)中心存儲只有2個Pb，數(shù)據(jù)基本上可以溝通，但是現(xiàn)在顯然不夠了，最近新增加了20個Pb作為FAST數(shù)據(jù)的存儲。

同時，F(xiàn)AST這么多數(shù)據(jù)計算完以后，把它叫做冷數(shù)據(jù)，剩下的計算完的數(shù)據(jù)可以放到物理池里面，這樣就可以節(jié)約很多經(jīng)費，這些數(shù)據(jù)就沒有放硬盤，不需要消耗電力，需要的時候再調用出來。

FAST的接收頻段是分米波這塊，70M到3個G，低頻段的，我們把南美天文中心的數(shù)據(jù)引進過來，最主要就是在高頻段，這個頻段對于國內天文學家的研究非常重要。

FAST國際數(shù)據(jù)開放云平臺IAAS的建設，是網(wǎng)絡的建設。FAST到我們實驗室，原來竣工的時候是2Gb的專線到我們學校實驗室。由于數(shù)據(jù)量很大，所以最近升成10Gb，也不夠了，費用也很高。很快，因為FAST要往北京傳數(shù)據(jù)，國家有一個項目，是國家未來網(wǎng)絡工程，是國家在通信與信息領域建設的第一個，也是唯一一項國家的重大科學基礎設施項目。該項目是2013年立項，2019年開始建設。這個項目涉及到國家下一步很多在通信上的建設，這是目前整個網(wǎng)絡的架構，除了拉薩沒有通以外，基本上全部通了。到了北京以后，整個網(wǎng)絡連接聯(lián)通、電信、廣電、教育科研網(wǎng)、移動網(wǎng)、中國科技網(wǎng)，全部可以四通八達。這樣的話，國家未來網(wǎng)絡貴州主節(jié)點，因為我們傳發(fā)數(shù)據(jù)，所以主節(jié)點就落戶在我們實驗室，到北京是100Gb，這個資源貴州應該把它用好。

2020年5月15日，國家未來網(wǎng)絡工程實現(xiàn)北京節(jié)點中科院數(shù)據(jù)中心——貴州主節(jié)點貴州師范大學FAST早期數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)互通，并實時從貴陽向北京傳送了FAST數(shù)據(jù)文件。

隨著國家的國力強大以后，海下光纜可以做到的。這是目前FAST陣列先導陣，在貴州要選五個點，和FAST連起來，到北京是通的，到上海是通的，現(xiàn)在就缺新疆和云南，新疆110米、云南120米的望遠鏡上來以后完全可以和我們連起來，就形成一個非常大的陣列，這個前景是非常好的。

FAST國際數(shù)據(jù)開放云平臺的PAAS建設，就是平臺建設，就是剛才講的數(shù)據(jù)中臺，在數(shù)據(jù)中臺必須要提供軟件、計算、分析、查詢等流程。計算完以后，要識別，這就是我們自主知識產(chǎn)權用人工智能開發(fā)的脈沖星候選體的識別軟件系統(tǒng)。在這個基礎上，大家都要來用，作為一個開放的平臺，還有一個數(shù)據(jù)庫檢索的問題，所以我們也構建了剛才提到的脈沖星及侯選體數(shù)據(jù)庫平臺，這也是正在做的世界上第一個這種數(shù)據(jù)庫平臺。

下一步，主要是在脈沖星方面，F(xiàn)AST數(shù)據(jù)國際開放云平臺的SAAS建設，也就是它的軟件及服務。這個是在整個任務上各個節(jié)點計算，任務的軟件監(jiān)測。試想，把這個平臺要給全世界科學家開放，必須要做到各個節(jié)點計算任務的監(jiān)測。我們專門有一個可視化的平臺，目前一共有162個的計算節(jié)點正常工作，兩個節(jié)點處于低效率的運行狀態(tài)，本次計算任務已經(jīng)耗時3324個小時，這是剩下要完成的任務，差不多要完成了，整個CPU占用率達到88.3%，綜合的負載達到42.95%。

總結一下，共享平臺數(shù)據(jù)量的計算問題，CRAFTS項目2020年共進行了73次觀測，時長589.5小時，2020年一年我們實驗室共計算了三次觀測，一共72.5小時，計算量為1.4PB，為總時長的12.3%，計算用時65天。目前的算力還可以應付國際開放以后需要占用的時間，這是從時間上分析得到的。最后，這個云平臺既然對國際開放，那安全是非常重要的。沒有網(wǎng)絡安全就沒有國家安全，所以安全是必須考慮范圍。恰好我們有一個很好的安全團隊，對于FAST數(shù)據(jù)傳輸和傳輸安全里面的一個考慮。同時，現(xiàn)在正在投資150萬在FAST的樓上正在做態(tài)勢感知，F(xiàn)AST數(shù)據(jù)國際開放云平臺的安全系統(tǒng)，大概兩個月就可以結束了，所以整個網(wǎng)絡安全全部在可控范圍內，是可以放心。

FAST及天文數(shù)據(jù)向國際國內開放，2021年4月FAST數(shù)據(jù)正式向國際開放，進行國際合作，建設FAST數(shù)據(jù)國際開放云平臺，支撐FAST國際開放，提升貴州整體基礎研究的水平和能見度，帶動貴州相關高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這個很重要，強調是帶動貴州整體基礎研究的水平和能見度，因為有了大數(shù)據(jù)，才有了今天一體化數(shù)據(jù)中心的國家樞紐?，F(xiàn)在一提到貴州，不光是有茅臺，還有FAST，這個東西非常重要，這就是能見度。