银河系中心超大黑洞首次“曝光”，联想集团贡献力量

2022年5月12日，天文学与宇宙学重大成果发布，全球科学合作项目EHT（事件视界望远镜）发布了银河系中心具有太阳400万倍质量的黑洞“人马座A*”的图像，这是继2019年首次发布来自M87室女座椭圆星系中心的黑洞图像之后，这个项目的第二个重大科学突破。由联想集团董事长兼首席执行官杨元庆捐赠的上海交通大学“思源一号”高性能计算集群，在数值模拟与图像生成中参与了大规模计算，为最终生成黑洞图像贡献了强大算力。

人马座A*的第一张直接图像，银河系中心的黑洞/EHT

拍黑洞“照片”有什么难？

黑洞不是一个新概念。1916年卡尔史瓦西就从数学上发现了第一个表征黑洞的广义相对论精确解，在大众文化中，黑洞通常被理解成一个宇宙中的无底漩涡。实际上，黑洞是极其特殊的天体，它的本体几乎不散发任何电磁辐射，换句话说就是“看不见”，它几乎无法通过直接手段进行观测。所以相当长的一段时间以来，即使对黑洞的理论研究已经持续深入，但它的存在一直缺少真正的观测证据。

2017年4月5日开始，“事件视界望远镜”项目开始对理论预测的两个可能是超大质量黑洞的特殊的天体进行观测：分别是距离地球 25000 光年，位于银河系核心射手座A*，以及距离地球 5300 万光年的 M87 室女座椭圆星系中心天体。

 “事件视界望远镜”不是一个单独的望远镜，而是使用“甚长干涉基线测量”技术，将分布在全球的数十个射电望远镜对目标进行毫米至亚毫米波段的射电观测的数据整合起来，经过极其精准的原子钟同步之后汇总至一处，最终用模型拟合出一张黑洞的伪色图像。

高性能计算机有什么用？

本次公布的黑洞图像，源自于2017年观测产生的3.5PB数据，相当于3500多台1TB硬盘的笔记版的存储空间。这些装着宝贵数据的硬盘由飞机运送到高性能计算机集群集中处理。理论天文物理学家根据广义相对论建立了数学模型，经过电脑模拟，最终生成了和预测中一致的黑洞图像：黑洞的边界也就是事件视界旁边明亮外缘与幽暗内缘所形成的对比，看上去就像一个橙色的甜甜圈。

事件视界望远镜EHT组织有来自80个研究机构的300多，包括17位中国大陆学者，分别来自中科院上海天文台、上海交通大学等。EHT理论模型与仿真工作组协调员、上海交通大学副教授水野阳介表示：“在成像过程中，我们使用了高性能计算机进行了非常大规模的计算，如上海交通大学的思源一号，数值模拟生成了超过20万张图像，我们需要分析每张图像以选择出哪些可以再现黑洞附近结构的图像。”

EHT的观测数据从全球汇总至高性能计算集群完成运算

“思源一号”高性能计算集群总算力为6千万亿次/秒（双精度）。在今年11月发布的全球TOP500高性能计算机榜单上，“思源一号”的计算力排名第132位，算力超过哈佛、剑桥等国际名校。在中国高性能计算TOP 100榜单上，它排名12位，中国高校高性能计算排名第一。

在计算密度方面，“思源一号”计算密度是通用数据中心的5倍，需要的机房面积不足通用机房的1/10；在绿色节能方面，中国数据中心的平均PUE（能效比）为1.9， “思源一号”采用第五代温水水冷技术，能效比为1.1，相比传统风冷散热方案可节省42%的电力和二氧化碳排放；在能源利用方面，用余热回收技术，计算机运算过程中产生的余热，能够用于研究所球形大厅的冬季供暖、食堂厨房的热水加热、地下室除湿，以及实验室的空调温控，实现每年950吨的额外碳补偿。

高性能计算机已成为科研核心力量

2021年11月公布的全球高性能计算机TOP500最新榜单显示，联想集团自2018年6月榜单起第8次蝉联制造商份额第一，全球性能最强的500台高性能计算集群中，联想集团交付180台，独占TOP500中36%的份额。同月，联想以40套入围的成绩荣获2021年中国“HPC TOP100年度数量总份额冠军”，这也是联想集团第七次成为中国顶尖高性能计算机TOP100份额冠军。

包括黑洞研究在内，高性能计算机早已是科学、科技发展不可或缺的尖端工具。过去数年，EHT项目借助高性能计算机等先进工具对黑洞的持续研究，第一次取得了对黑洞周围事件视界奇特现象的直接观测结果，完成了对广义相对论的非凡验证，相关成果获得了2020年的诺贝尔物理学奖。联想集团在中国和全球交付的高性能计算集群，正在基础科学前沿研究领域——诸如气候变化、先进能源、天体物理的研究中，以及在最尖端的工程领域——比如大数据、空气动力、生命科学等课题中，发挥重要的作用。 点“在看”，想未来