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贵州师范大学有个 “算数” 实验室
2018-03-12 19:44   审核人:

走进贵州师范大学的贵州省信息与科学省级重点实验室,颠覆了记者一直以来对实验室的印象。没有各种瓶瓶罐罐和看上去很新奇的实验仪器,也闻不到刺鼻的药品味道,取而代之的是一排排计算机、电子扫描仪等电子仪器设备。“数据采集、数据计算、实验室的研究都是依托计算机来进行。”贵州省信息与计算科学省级重点实验室副主任刘志杰说话间带记者进入了神奇的计算世界。

计算机最大的作用就是“算”计算机最大的作用就是“算”。整个采访过程,刘志杰说得最多的也是“算”。

考虑到采访内容专业性很强,刘志杰在说每一句话之前都打了个腹稿,将专业术语转化为最通俗易懂的语言,他说“要让读者听得懂。”“海量数据需要计算。”刘志杰在实验室的大部分时间,都对着计算机,看着屏幕里不断闪烁的数据信号。

数据以每秒的速度更新着,看得人眼花缭乱。“这里面,可能就隐藏着脉冲星信号。”刘志杰说。

贵州省信息与科学重点实验室承担着一项重要使命——分析处理从平塘FAST望远镜现场传来的测试数据。而FAST早期科学数据中心就建在这里。“2016年9月22日试运行,已经发现了9颗脉冲星和数十颗优秀候选体。”刘志杰说,“成绩里蕴含着数据中心科研人员 ‘算’ 的智慧。”“1个波束,以每分钟的记录为1个观测文件,1个观测文件有1至2GB的大小。”刘志杰打开电脑,进行测试数据演示,“常规情况下单台服务器需要3个小时才能算完。”“这样,一天的数据,要分析、筛选,需要2个多月时间才能完全消化,这显然与FAST的需求差距巨大。”刘志杰告诉记者,当天的数据必须当天算完,否则,会越积越多。

如何计算海量数据,就是重点实验室需要攻克的难关。“引用并行计算、GPU等计算技术,优化算法,把计算速度提高100倍。同样的数据,实现1至2分钟 ‘完成’。面对FAST单波束每分钟2GB的数据量,就可以实现准实时数据处理。”刘志杰说。“今年,FAST将正式 ‘巡天’,届时要开启19个波束同时监测,每分钟数据量将达到38GB。”刘志杰说,还需进一步优化算法,才能实现数据实时传输,准实时处理。重点实验室上接“天线”下接“地气”用“上接天线,下接地气”来形容贵州省信息与科学省级重点实验室,是最贴切不过的了。

如果说FAST早期数据中心是重点实验室最接“天线”的项目,那么高速公路费额计算就是它最接“地气”的项目之一。“全省高速公路出入口的收费标准,都是由重点实验室来进行制定的。”刘志杰举例说:“如思南至剑河高速公路、青山至檬梓桥高速公路、遵义至绥阳高速公路……”“我省高速公路计费原则为最低费额路径收费,最短路径拆分。”刘志杰说:“计算出正确的费额公式后,根据公式套入计算原则、计算条件、优惠政策等,才能得出两个结点之间正确的应收费额。”

刘志杰说:“这是一个庞大的工程。初期,制定贵州首条高等级公路——贵黄公路的费额标准,用手持计算器都能完成。但随着路网建设的网格化发展,人工计算已经无法完成。”

每增加一条高速公路,都会与现有路网发生关系,从而改变原有的费额计算方式。截至2015年12月底,随着望谟至安龙、道真至瓮安、沿河至德江等16条高速公路的开通,我省实现了县县通高速,高速公路通车里程由2009年9月28日进行联网收费以来的1057公里增长至5128公里。收费站数量也由82个增长至379个。“贵州高速公路费额计算方式复杂的重要因素在于桥隧比例大。桥、隧,都是单独计费的。”刘志杰说:“这就解释了起始相同的两条公路,收费标准却不尽相同的原因。”

“一条新路并网,需要大量的数据计算。”刘志杰说:“每次计算,将产生1亿多条数据量,生成数据报表超过 5 万页。”“时间就是金钱,在高速公路费额计算上体现得淋漓尽致。”刘志杰说:“一条路晚开通一天,损失可能就是数十万元。”

改进算法,提速增效,也是重点实验室重要的课题之一。“采用分布式计算等先进的计算方式,将原来耗时一周才能完成的计算,缩短至3个小时,有效保证高速公路新增路段的及时并网运营,也为18家业主经营单位拆分结算提供了按最低费额路径收费和最短路径拆分原则的标准数据。”刘志杰说。服务经济社会发展 依托项目培养人才在重点实验室,高速公路费额计算并非唯一接“地气”的研究项目,这里还有基于互联网的无纸化阅卷系统、贵州茶云数据平台、为贵州非遗提供数字化保护的逆向建模成套信息技术等。“实验室成立11年,从成立之初,就定下了围绕贵州战略发展,服务贵州经济建设的总体目标。”刘志杰给记者介绍实验室成立的初衷。

服务地方经济社会发展,是高校的重要职能。搭建与地方经济发展对接的平台,发挥平台在集聚创新要素、激活创新资源、有效转化创新成果的促进作用,则是高校服务地方经济发展的有效途径。

实验室以大数据为引领,以计算为工具,汇聚优秀科技人才,针对学科发展前沿和国民经济、社会发展及国家安全等重要科技领域和方向,开展高水平、创新性研究。“大数据的核心是软件,软件的核心是人才。”刘志杰说:“只能依托人才,才能最大限度地激发软硬件的应用潜力。

所以,归根结底,人才培养才是重点实验室发展的核心要务。

依托项目培养人才,也是刘志杰的任务之一。

张翔,贵州师范大学计算机科学与技术专业硕士研究生,在实验室良好的学习环境下,特别是经历了”FAST脉冲星搜索计算“项目的锻炼,其计算机动手能力和相关的理论水平得到大幅提升,今年打算考博。”一些基本的软件系统,已经可以独立编写。“在刘志杰眼里,张翔是个勤奋的学生,只要有时间,他都会到重点实验室,参与FAST观测测试数据的预处理和计算,预处理阶段的系统是他自己独立完成。

”曾经从实验室毕业的学生,经过实验室项目的锻炼,积累、成长后,很多成为行业的中坚力量。“刘志杰欣慰地说:”有些进入了像阿里巴巴、网易、惠普等大型科技企业,成为企业的技术骨干。“据介绍,该重点实验室以各学科带头人建立的团队为基础,现有正教授4名(其中博士生导师1名)、副高以上职称8名,具有博士学位11人、在读博士3人,各团队运用计算机科学、数学、自动化控制、网络与通信等诸多学科的理论和研究方法,开展大数据计算相关新技术应用的研究。

10年来,该重点实验室已获得贵州省科技进步一等奖1项、贵州省科技进步二等奖4项、贵州省应用成果推广二等奖1项、贵州省科技进步三等奖4项,软件产品登记3项,申请专利6项。

该重点实验室真正服务于贵州社会经济建设和大数据发展,成为贵州省IT界不可或缺的重要基地,也为贵州省信息产业的快速发展奠定坚实的人才基础。

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