從宇宙最古老、最遙遠(yuǎn)的星系中，我們往往能夠獲知一些關(guān)于人類未來發(fā)展的“蛛絲馬跡”。但是，如果沒有GPU，即便是借助世界上最大的望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家們也無法清晰地觀測到這些星系。

相比哈勃望遠(yuǎn)鏡在過去30年間向地球傳輸?shù)膱D像，E-ELT（歐洲特大望遠(yuǎn)鏡）拍攝到的圖像銳度要高出15倍。E-ELT位于智利的一座山頂，計劃將于2024年投入使用。該望遠(yuǎn)鏡收集到的光線將比哈勃望遠(yuǎn)鏡所收集到的光線亮度提升超過200倍。科學(xué)家將借助該望遠(yuǎn)鏡以前所未有的精細(xì)水平研究宇宙，并探索遙遠(yuǎn)星系。

圖片為 E-ELT 效果圖，由歐洲南方天文臺、阿卜杜拉國王科技大學(xué) (KAUST) 和巴黎天文臺提供。

“它可以告訴我們宇宙的起源，讓我們了解星系如何演化，甚至可以預(yù)測出銀河系隨著時間的推移會發(fā)生的變化，”巴黎狄德羅大學(xué)－巴黎第七大學(xué)教授兼巴黎天文臺空間天體物理研究實驗室 (LESIA) 研究科學(xué)家Damien Gratadour在GPU技術(shù)大會的一次研討會中說道。

一位藝術(shù)家描繪的 E-ELT 運行場景圖。

聚焦外太空

E-ELT是第一臺采用了所謂自適應(yīng)光學(xué)的望遠(yuǎn)鏡，可以減少湍流對光束的影響，并提供更高且均勻的圖像質(zhì)量。如同天氣炎熱時看到路面會閃光一樣，這種湍流也會為科學(xué)家的探測帶來麻煩，讓他們難以捕獲到清晰銳利的宇宙圖像。

“如果超大型望遠(yuǎn)鏡不具備自適應(yīng)光學(xué)功能，那么它就像開高速跑車卻只用一檔一樣，無法充分施展其性能。”和Gratadour一起從事E-ELT工作的阿卜杜拉國王科技大學(xué)資深研究科學(xué)家Hatem Ltaief說道。而這正是GPU的關(guān)鍵價值所在。

這些科學(xué)家們幾年前在GTC大會上相遇，目前正在專注于運行由GPU提供技術(shù)支持的模擬運算，以預(yù)測E-ELT的不同配置對圖像質(zhì)量的影響方式。望遠(yuǎn)鏡反射鏡角度的變化、不同數(shù)量的相機以及其他因素均可能會改善圖像質(zhì)量。

“我們正在尋找兼具科學(xué)效果和價格優(yōu)勢的最優(yōu)方案。”Gratadour說道。

數(shù)秒內(nèi)的模擬星系觀測

Ltaief和Gratadour正在利用兩臺NVIDIA DGX-1 AI超級計算機（一臺配有Tesla P100 GPU，另一臺配有Tesla V100 GPU），以并行的方式運行多種模擬并做出實時更改。

“使用DGX-1時，模擬幾個星系的觀測只需要幾秒鐘，”Ltaief說道，“幾年前，這一過程將花費數(shù)天。”

這兩位科學(xué)家的下一步計劃是利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，以便更精確地預(yù)測最有效提高圖像質(zhì)量的配置組合。但他們還沒有做更為詳細(xì)的討論，為此Ltaief解釋道：“我們非常希望明年可以再次來到GTC大會，屆時再討論這些計劃。”