星辰之力:全球最大的望遠鏡會依靠 GPU 的原因

作者 Jamie Beckett

在宇宙中最古老、最遙遠的星系裡,可能隱藏著有關於我們自己未來的線索,不過就算具備全球最大的望遠鏡,要是少了我們的 GPU,科學家們也無法看清楚這些星系的身影。

歐洲極大望遠鏡(E-ELT)拍攝出的影像清晰銳利度,比起哈伯太空望遠鏡在過去三十年裡傳回地球的耀眼畫面,要高出15倍。2024年開始它將在智利的某個山頂開始運轉,收集到的光線量要比哈伯太空望遠鏡多出200倍以上,為科學家們窺探遙遠的星系,以前所未有的精細程度去研究宇宙的奧秘。

「它可以告訴我們宇宙的起源、明白星系演變的情況,甚至可以預測隨著時間的推移,銀河系將會發生什麼事情。」巴黎第七大學教授,同時也是巴黎天文台天體物理學空間研究與儀器實驗室(LESIA)研究員的 Damien Gratadour,本週在 GPU 科技大會的一場演講裡這麼說道。


一名藝術家畫出運作中的 E-ELT。圖片提供:歐洲南天天文台(ESO)。

專注於外太空

E-ELT 是首具納入調適光學技術的望遠鏡,以減少光束擾動的效果,且在提升後呈現出更一致的出色畫質。就像是大熱天裡路面上方出現閃耀著光線的擾動情況,會使得科學家無法拍攝出清晰銳利的宇宙影像。

阿布都拉國王科技大學的資深研究科學家,與 Gratadour 合作開發 E-ELT 的 Hatem Ltaief 表示:「在沒有調適光學技術的情況下,想要部署超大型望遠鏡,就像是買了一輛超跑,卻又只用一檔來開。」

Ltaief 表示這正是 GPU 有其價值之處。

幾年前曾在 GTC 見過面的科學家們,使用 GPU 進行模擬來預測調整望遠鏡反射鏡的角度、不同數量的攝影機,還有其它因素等 E-ELT 的不同配置方式,會對影像畫質產生什麼影響,以及如何提高畫質。

「我們試圖在科學產出結果與成本間,找出最平衡的結果。」Gratadour 說。

數秒內便模擬出星系觀測結果

Ltaief 與 Gratadour 使用兩台DGX-1 人工智慧超級電腦(一台使用 Tesla P100 GPU,另一使用 Tesla V100 GPU),同時平行進行多項模擬作業,並即時進行調整。

「使用 DGX-1 的話,只要幾秒鐘就能模擬出個星系的觀測結果,幾年前還得花上數天的時間才能獲得。」Ltaief 說。

Ltaief 與 Gratadour 日後打算使用深度學習,更準確地預測調整哪些配置會最有效地提升畫質。Ltaief 表示不願更深入說明計畫內容。說:「真的想要明年再來 GTC 大會介紹這件事。」

本文主要圖片係以插畫方式介紹 E-ELT,由 ESO、阿布都拉國王科技大學(KAUST)與巴黎天文台提供。