射电测量已成为人类认知宇宙的重要手段,望远镜阵列及其关键技术是射电测量的关键。在科技强国的国家战略支撑下,作为科研大国,中国主导参与建设了国际天文大科学工程-平方公里阵(SKA)和国家大科学工程中国天眼FAST。这些成就离不开科研工作者日以继夜的付出。贵州大学的张利教授也是千万天文事业建设者之一。
随着天文领域的发展,观测设备也在不断进步,现代观测设备如大型射电望远镜等在不断改良升级中,可以达到超高的灵敏度、分辨率以及超快的测量速度,加速了人类探索和认识宇宙的步伐。然而,利用这些大型观测设备进行天文观测成像时,由于其他信号的干扰或者设备本身的影响,导致成像后的天文图像失真,这将对后续的天文发现研究造成重大影响。与此同时,海量的观测数据对算力消耗也构成巨大的挑战。在这样的背景下,张利,奋楫争先,砥砺前行。
聚焦SKA数据处理,形成关键理论与技术体系
国际大科学工程SKA(Square Kilometre Array,平方公里阵列射电望远镜)是世界最大综合孔径射电望远镜,由全球超过10个国家共同出资建设,对于人类探索宇宙起源、生命起源、地外文明等自然科学重大前沿问题具有重要推动作用,也是继国际热核聚变实验堆(ITER)之后中国参与的第二个国际大科学工程。中国作为SKA的创始成员国之一,深度参与了该项目的关键技术研发、核心设备研制和科学问题研究。
张利教授多年来围绕SKA首要科学目标——宇宙再电离直接成像观测,聚焦国际大科学工程SKA的数据处理关键技术瓶颈,钻研关键理论、技术与软件研发。
针对SKA数据处理关键科学与技术难题,建立了系列理论、形成了解决方案、开发了相应技术及软件、构建了具有自主知识产权的射电望远镜阵列数据处理关键理论与技术体系。提出的多项技术已写入射电天文通用软件CASA,促使射电天文数据处理迈入高动态范围的崭新时代,为数据处理占据重要地位的射电天文发展做出了实质性贡献。
系列成果在“四大”国际著名天文Top期刊发表,获得国际同行认可。相关研究获得国家科技部、国家自然科学基金委等的经费支持。研究成果为我国科学家参与SKA获得丰厚的科学回报提供核心关键技术支撑,服务于国家重大战略需求。
围绕中国天眼FAST,突破关键技术瓶颈
FAST(500米口径球面射电望远镜),被誉为“中国天眼”,是“十一五”国家重大科技基础设施建设项目,是中国乃至世界射电天文学领域的一个重要里程碑。FAST建成至今已取得多项世界瞩目的科研成果,对推动我国天文学实现重大原创突破做出了重要贡献。为进一步扩展FAST的观测能力,推动天文、物理等相关学科的革命性发展,国内天文界正在积极筹建世界最大的大口径望远镜阵列--中国“天眼”阵列FAST 阵列(FASTA)。FAST阵列在灵敏度方面具有无可比拟的优势,但在分辨率和成像能力方面存在一定局限。为此,张利教授以该科学问题为目标,将人工智能、大数据等新技术与大科学工程FAST阵列深度融合,寻求FAST阵列关键技术再突破。借助参与国际大科学工程SKA的经验,为正在筹建的FAST阵列研发数据处理关键技术,相关研究得到国家重点研发计划项目等多项项目的支持。
张利教授在中国“天眼”望远镜阵列的技术研发和创新研究成果,为提高天文望远镜的观测精度和分辨率提供技术支持,以实际行动服务贵州省十四五科技创新“十件大事”。相关技术,在服务天文学领域的同时,还广泛应用于通信、医疗、航空航天等其他领域,对社会的科技进步产生积极的影响。
科研结硕果,育人谱华章,奋进新征程
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。从中国科学院的求学经历,到美国的科研工作经历,再到贵州大学任职,变的只是环境,不变的是对科学研究的坚持与热情。迄今为止,张利教授承担各级研发项目40余项。近年来,以第一作者或通讯作者发表学术论文50余篇,主编教材1部,出版专著1部,授权/受理国家发明专利16项等。
多年来,张利在教学及科研的丰硕成果获得了国家重点研发计划项目首席科学家、贵州省青年科技奖、贵州省优秀青年科技人才、贵州省优秀科技个人、贵州省教学名师等荣誉。
科学的征程如同浩瀚星海,璀璨的光芒需要无数智慧的星辰共同闪耀。张利深刻认识到唯有大力培养更多的人才,才能让这璀璨星海更加绚烂,推动科学不断迈向新的辉煌。张利教授自入职贵大以来,围绕大数据和射电成像技术等优势方向,先后培养具有国际视野、掌握核心关键技术的人才100余名,包括硕士、博士、博士后等。
值得注意的是,张利团队是贵州省内唯一从事射电望远镜阵列关键技术研发的团队,致力于射电天文图像处理理论研究及算法研发,研究紧跟国际前沿。在建设中国天眼阵列方面具有明显优势和发展潜力,为贵州省乃至该领域发展提供关键人才支撑,推动国家大科学工程建设,服务国家重大战略需求。
科研之路,初心如磐。一路走来,虽历经风雨,但那份对科学奥秘的执着追求从未改变。未来,张利仍将怀揣着最初的梦想,在科研的海洋中奋力前行,做好科研与人才培养,为我国在国际大科学工程技术领域持续抢占先机贡献自己的一份力。(文/王超)
专家简介
张利,中共党员,中国科学院大学博士(中美联合培养博士),国家重点研发计划项目首席科学家、贵州大学教授、特聘教授、博士生导师。主要从事天文大数据、人工智能、大数据技术与应用、深度学习研究,聚焦FAST、SKA等大科学工程的数据处理关键技术研发。