【应用背景】快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)搜寻是500米口径球面射电望远镜(FAST)的重要科学目标之一,其计算复杂度高,数据量大,当前算法GPU利用率偏低,数据处理需较多的人工介入操作。【目的】在不修改算法实现的前提下,实现进程级...【应用背景】快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)搜寻是500米口径球面射电望远镜(FAST)的重要科学目标之一,其计算复杂度高,数据量大,当前算法GPU利用率偏低,数据处理需较多的人工介入操作。【目的】在不修改算法实现的前提下,实现进程级GPU并行优化,提高GPU整体资源利用率,简化算法运行调度,支持利用自动化脚本驱动计算过程。【方法】利用容器化封装FRB搜寻算法,结合GPU聚合技术实现多个FRB搜寻计算容器的多进程并行,支持GPU闲时复用。通过容器化封装屏蔽了GPU调用、依赖库管理等技术细节,减少人工介入操作。【结果】算法实验结果表明,在不修改原始算法、不增加GPU资源的前提下,将单GPU绑定6个计算进程,并行优化可实现FRB搜寻算法的加速比达到5.3,并行效率达到0.88,取得良好的并行效果。【结论】基于容器化封装及进程级GPU聚合的并行优化,可实现GPU利用率及计算效率的提升,有效支持自动化处理。该方法还具有良好的通用性,可适用于类似应用的并行优化。展开更多
在椭圆轨道的致密双星模型作为周期性重复快速射电暴(Fast Radio Bursts,FRBs)起源的基础上,考虑引力辐射对快速射电暴周期性行为的影响。这个双星系统包含一个具有强偶极磁场的中子星和一个磁化的白矮星。当白矮星充满它的洛希瓣时,物...在椭圆轨道的致密双星模型作为周期性重复快速射电暴(Fast Radio Bursts,FRBs)起源的基础上,考虑引力辐射对快速射电暴周期性行为的影响。这个双星系统包含一个具有强偶极磁场的中子星和一个磁化的白矮星。当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将通过内拉格朗日点转移到中子星表面。由于角动量守恒,白矮星可能在一次爆发之后被踢开,接着在演化过程中由于引力辐射再次充满洛希瓣,实现再次爆发。这种情况下,快速射电暴的周期对应于双星轨道周期P_(orb),而它与两次质量转移时间间隔Δt之间的关系是能否显现周期性行为的关键因素。很明显,Δt≈P_(orb)或者Δt<P_(orb)是周期性行为显现的必要条件。反之,如果Δt>>P_(orb),周期性将很难观测到。结果表明,只有相对较长周期的快速射电暴才能显示周期性行为,这表明目前仅有的两个周期性快速射电暴都对应于较长的周期是合理的。展开更多
快速射电暴是近年来发展最快的天文学科之一。理论上,快速射电暴可能存在毫秒到小时时标的光学对应体.快速射电暴光学对应体有可能在中国未来大视场望远镜中探测到,例如:中国空间站工程巡天望远镜(China Space Station Telescope,CSST)...快速射电暴是近年来发展最快的天文学科之一。理论上,快速射电暴可能存在毫秒到小时时标的光学对应体.快速射电暴光学对应体有可能在中国未来大视场望远镜中探测到,例如:中国空间站工程巡天望远镜(China Space Station Telescope,CSST)、中国科学技术大学和紫金山天文台合作的2.5m大视场巡天望远镜(WideField Survey Telescope,WFST)和地球2.0(Earth 2.0,ET)等。快速射电暴光学对应体通常分为毫秒时标光学对应体、小时时标光学对应体和光学余辉。前两者可产生于快速射电暴的高能外延或是快速射电暴的射电辐射与高能电子的逆康普顿散射,探测率与光学-射电流量比η_(v)关系密切.对于毫秒时标光学对应体,最理想情况下WFST、CSST和ET的探测率可以达到每年上百个.当η_(v)~10^(-3)时,WFST、CSST的年探测率仅为1个的量级,ET的年探测率为19.5个.对于小时时标光学对应体,最理想情况下超新星遗迹的年龄为5年且η_(v)约为10^(-6)时,年探测率可到100以上.FRB200428的X射线对应体表明,快速射电暴可能产生相对论性外流并且与星际介质相互作用产生光学余辉.结合快速射电暴的能量、在宇宙中的分布以及标准余辉模型,可以对快速射电暴余辉的可探测性进行研究.当总能量-射电能量比与FRB200428类似(ζ=10^(5))时,CSST、WFST和ET的年探测率分别为1.3、1.0和67个。展开更多
耀斑和日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)期间的非热高能粒子流和激波是产生灾害性空间天气事件的两个主要因素,它们主要的观测特征分别是具有快速频率漂移的射电Ⅲ型暴和具有较为缓慢频率漂移的射电Ⅱ型暴。主要介绍了使用概...耀斑和日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)期间的非热高能粒子流和激波是产生灾害性空间天气事件的两个主要因素,它们主要的观测特征分别是具有快速频率漂移的射电Ⅲ型暴和具有较为缓慢频率漂移的射电Ⅱ型暴。主要介绍了使用概率霍夫变换(Probabilistic Hough Transform)方法,在观测数据中自动识别太阳射电Ⅲ型暴和Ⅱ型暴,并提取射电Ⅲ和Ⅱ型暴的特征参数,最后利用识别出的射电Ⅱ型暴的物理参数估计了日冕物质抛射激波的速度。展开更多
快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)是目前射电天文领域的主要热点前沿,相关研究被《自然》(Nature)杂志评选为2020年十大科学发现之一。快速射电暴爆发时间极短且鲜少重复的特点,使其被观测捕捉到的概率极低。由人工从海量的天文观测数...快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)是目前射电天文领域的主要热点前沿,相关研究被《自然》(Nature)杂志评选为2020年十大科学发现之一。快速射电暴爆发时间极短且鲜少重复的特点,使其被观测捕捉到的概率极低。由人工从海量的天文观测数据中识别快速射电暴是件耗时费力的工作。机器学习技术的蓬勃发展为实时搜寻与多频段联合跟踪观测快速射电暴带来了可能。从传统机器学习方法和深度学习方法两方面,对该研究已有的成果进行分析与总结,并探讨了目前基于机器学习的快速射电暴搜寻技术存在的问题和面临的挑战,分析了其未来发展趋势。在不久的将来,深度学习技术将更广泛地应用于快速射电暴搜寻,并成为实现高效搜寻快速射电暴的利器。展开更多
文摘【应用背景】快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)搜寻是500米口径球面射电望远镜(FAST)的重要科学目标之一,其计算复杂度高,数据量大,当前算法GPU利用率偏低,数据处理需较多的人工介入操作。【目的】在不修改算法实现的前提下,实现进程级GPU并行优化,提高GPU整体资源利用率,简化算法运行调度,支持利用自动化脚本驱动计算过程。【方法】利用容器化封装FRB搜寻算法,结合GPU聚合技术实现多个FRB搜寻计算容器的多进程并行,支持GPU闲时复用。通过容器化封装屏蔽了GPU调用、依赖库管理等技术细节,减少人工介入操作。【结果】算法实验结果表明,在不修改原始算法、不增加GPU资源的前提下,将单GPU绑定6个计算进程,并行优化可实现FRB搜寻算法的加速比达到5.3,并行效率达到0.88,取得良好的并行效果。【结论】基于容器化封装及进程级GPU聚合的并行优化,可实现GPU利用率及计算效率的提升,有效支持自动化处理。该方法还具有良好的通用性,可适用于类似应用的并行优化。
文摘在椭圆轨道的致密双星模型作为周期性重复快速射电暴(Fast Radio Bursts,FRBs)起源的基础上,考虑引力辐射对快速射电暴周期性行为的影响。这个双星系统包含一个具有强偶极磁场的中子星和一个磁化的白矮星。当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将通过内拉格朗日点转移到中子星表面。由于角动量守恒,白矮星可能在一次爆发之后被踢开,接着在演化过程中由于引力辐射再次充满洛希瓣,实现再次爆发。这种情况下,快速射电暴的周期对应于双星轨道周期P_(orb),而它与两次质量转移时间间隔Δt之间的关系是能否显现周期性行为的关键因素。很明显,Δt≈P_(orb)或者Δt<P_(orb)是周期性行为显现的必要条件。反之,如果Δt>>P_(orb),周期性将很难观测到。结果表明,只有相对较长周期的快速射电暴才能显示周期性行为,这表明目前仅有的两个周期性快速射电暴都对应于较长的周期是合理的。
文摘快速射电暴是近年来发展最快的天文学科之一。理论上,快速射电暴可能存在毫秒到小时时标的光学对应体.快速射电暴光学对应体有可能在中国未来大视场望远镜中探测到,例如:中国空间站工程巡天望远镜(China Space Station Telescope,CSST)、中国科学技术大学和紫金山天文台合作的2.5m大视场巡天望远镜(WideField Survey Telescope,WFST)和地球2.0(Earth 2.0,ET)等。快速射电暴光学对应体通常分为毫秒时标光学对应体、小时时标光学对应体和光学余辉。前两者可产生于快速射电暴的高能外延或是快速射电暴的射电辐射与高能电子的逆康普顿散射,探测率与光学-射电流量比η_(v)关系密切.对于毫秒时标光学对应体,最理想情况下WFST、CSST和ET的探测率可以达到每年上百个.当η_(v)~10^(-3)时,WFST、CSST的年探测率仅为1个的量级,ET的年探测率为19.5个.对于小时时标光学对应体,最理想情况下超新星遗迹的年龄为5年且η_(v)约为10^(-6)时,年探测率可到100以上.FRB200428的X射线对应体表明,快速射电暴可能产生相对论性外流并且与星际介质相互作用产生光学余辉.结合快速射电暴的能量、在宇宙中的分布以及标准余辉模型,可以对快速射电暴余辉的可探测性进行研究.当总能量-射电能量比与FRB200428类似(ζ=10^(5))时,CSST、WFST和ET的年探测率分别为1.3、1.0和67个。
文摘以2006年12月13日射电爆发事件为例,利用国际GNSS服务(international GNSS service,IGS)观测台网数据,结合L波段太阳射电流量和幅度闪烁指数监测数据,研究了向阳面地基台站对这次射电暴的响应.重点分析了我国境内几个典型地区台站载噪比的变化特征,并评估此次事件对不同地区GNSS服务和定位精度的影响程度.结果表明,太阳射电暴期间:1)GNSS信号受到严重干扰,几乎所有向阳面IGS台站都受到影响,影响程度呈现出明显的随太阳入射角变化特征;2)此次事件造成多个IGS台站锁定卫星数目小于4颗,大面积连续性失锁、间歇性失锁和导航信号完全中断现象发生;3)中国境内多个台站的定位误差显著增加,伪距单点定位误差高达40~60m,精密单点定位(precise point positioning,PPP)误差达到2m左右,一些台站发生短时定位服务中断;4)这次事件给日下点附近的台站造成非常严重的影响,PPP误差超过10m,而且还出现长达约10min的定位服务中断.文中结果能为第三代北斗导航卫星系统在评估空间天气威胁方面提供借鉴和参考.
文摘快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)是目前射电天文领域的主要热点前沿,相关研究被《自然》(Nature)杂志评选为2020年十大科学发现之一。快速射电暴爆发时间极短且鲜少重复的特点,使其被观测捕捉到的概率极低。由人工从海量的天文观测数据中识别快速射电暴是件耗时费力的工作。机器学习技术的蓬勃发展为实时搜寻与多频段联合跟踪观测快速射电暴带来了可能。从传统机器学习方法和深度学习方法两方面,对该研究已有的成果进行分析与总结,并探讨了目前基于机器学习的快速射电暴搜寻技术存在的问题和面临的挑战,分析了其未来发展趋势。在不久的将来,深度学习技术将更广泛地应用于快速射电暴搜寻,并成为实现高效搜寻快速射电暴的利器。
