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微软如何造出一个虚拟星空

发布时间:2019-05-15 01:52:37 编辑:笔名

王尔德说:我们生活在阴沟里,却仍有人仰望星空。如今,这句感叹依旧代表某种程度的正确,但这位19世纪的英国名流有所不知:在一百多年后的东方帝都,当困于阴沟中的年轻人们试图仰望星空,星空却斑斓不再,抬头所见,唯有隔三差五做客的雾霾君。

城市的膨胀为星空蒙上一层桎梏,面对于此,技术可以做些甚么?以盛产黑科技闻名的微软研究院给出了一个奇异的答案:透过一架由大数据拼接起来的虚拟望远镜万维天文望远镜(WorldWide Telescope,WWT),将这片璀璨的星空整个虚拟化,以后装进你的电脑里嗯,王尔德老师听到后估计整个人都不好了。

事实上,如同人类各方面数据的井喷,在其实不漫长的岁月里,科学数据同样产生了爆炸式增长。数10年来,人类用自己眼睛的延伸望远镜,勾勒出了一幅庞大的数字天空,这促生了全新的知识发现模式,科学资源的利用和管理也越发有赖于信息化技术和手段,而虚拟天文望远镜即是人类为应对海量数据下天文学研究所面临的挑战,提出的一套解决方案。

在不少人眼中,无论对专业学者还是爱好者,亦或是任何一个对星空饱含敬畏之心的人来说,天文学的数字化都是一次巨大的转折和契机。毕竟,星空近在眼前,却也无远弗届,当技术还无法让头顶的星星变亮,至少可以让它换一种姿势带你去向更远方。

数字宇宙的由来

那么万维天文望远镜(WWT)究竟是个啥?简单而言,它本质上是资源的再次融会,WWT借助庞大的数据库,利用图象和可视化技术,将这个世界上各大知名天文望远镜如美国宇航局(NASA),哈勃空间望远镜(HST),斯隆数字化巡天(SDSS)和钱德拉X射线天文台,以及普通天文爱好者拍摄的照片和观测数据,通过微软的一套视觉体验引擎(Visual Experience Engine,VEE),加工处理为一个统一的无缝数字宇宙。用户只需轻滑鼠标,便能够操纵一台漫无边际的虚拟望远镜。你可以如同魔毯一般,平移或缩放星空,在地球、行星、太阳系、星空之间完成虚拟世界的星际穿越。

除此之外,WWT还提供了一个交互式知识同享和学习环境,用户只要点击鼠标,便可以与自己感兴趣的那个目标相关的信息资料产生联系。更具个性化的是,WWT还配备了注解、动画、旁白和配乐等功能,这意味着,每位用户可以在虚拟宇宙之中叙述一个自己虚构出来的故事,并可与他人分享,或下载别人制作的故事。

另外,微软亚洲研究院学术合作部经理吴国斌向《时间线》介绍,WWT还可以与微软其他的黑科技产生连接譬如体感设备Kinect,据说借助后者,用户通过手势即可缩放、翻转、移动WWT的视角,在一定程度上完成数字宇宙的斗转星移。

嗯,听起来蛮炫酷,但事实上,WWT已算是技术世界的一位长者了。早在2008年5月,微软就正式对外免费发布了WWT。而倘若追溯这项技术的源头,还要回到更加遥远的1993年,这一年,一名叫做Curtis Wong的开发者参与了一项名为John Dobson s Universe的项目,旨在以故事驱动的方式探索宇宙,并以CD-ROM光盘的情势展示给公众,但遗憾的是,该项目半路夭折。

转眼到了2002年,Curtis Wong进入微软研究院工作,并结识了数据库专家,也是图灵奖获得者Jim Gray。Jim是首批意识到大数据将会对人类科学研究产生重大影响的人之一,并使用庞大的天文数据集与可视化技术进行合作(关于Jim Gray,他有一个伤感却又传奇的人生结尾:2007年,Gray独自航向法拉伦岛,目的是将母亲的骨灰洒向大海,但他的船却失踪了,至今杳无音讯,这个一生都致力于将人与人连通起来的天才就此与所有人失去了联系)。

遇到Jim Gray之后,Curtis Wong认为这是一个圆他多年天文梦想的机会不仅是图像的简单集合,而是给每个孩子一个可视化的宇宙。

转眼又过三年,Curtis Wong招募了软件工程师亦是天文爱好者的Jonathan Fay,Jonathan曾从事过利用浏览器开发天体3D地图如月亮和火星的研究,Curtis认为这项研究可以应用于他心中空想的虚拟望远镜,组织并可视化天文数据,同时提供可互动的故事化叙事能力事实上,用天上的星星讲故事,一直就是Curtis Wong的少年之梦,在洛杉矶长大的他,儿时就时常会仰望星空,遐想跨越星星之间的奇妙旅程。

WWT在中国

在地球的另外一端,中国河北省高阳县东绪口村华北平原上一个很难在地图上寻觅到的小村庄,还是少年的崔辰州也沉迷于仰望这同一片星空。他从小学自然课本中接触到贫瘠的天文学知识,但在更为贫瘠的农村,热爱星空的方式就是用肉眼看看它,直到上大学之后,崔辰州才接触到天文望远镜,而凭借对于天文学的天分和勤奋,他终在国家天文台找到了一份与星星距离近的工作。

或许是感同身受,年少的经历让崔辰州意识到:在中国,有许多内心不安分的孩子对星空充满好奇,渴望深入了解头顶上的一片未知,却终难以如愿。以前主要受制于家境清贫,观测器材贫乏,现在则更多因为城市光污染和严重雾霾。崔辰州告知《时间线》。

种种机缘,当WWT在美国一经发布,已加入国家天文台的崔辰州就开始与微软研究员进行联系,并撰写文章,将这一当时陌生的技术介绍给中国天文学界。除了美国本土之外,中国基本上跟进是紧的。谈及于此,崔辰州显得很是自豪。

而在这位搜集过三百多款天文软件的行家眼中,之前的这些软件大多都有一个共同问题,由于要发行和下载,数据都太小了,多也就是一张CD或者DVD,而WWT目前下载也就一百兆左右,但背后数据可以说是无穷无尽,现在WWT只是一个客户端,或说只是一个用户界面,真正的资源存在 云 里。

带着这份欣喜,以及对WWT在中国生根的期许,2008年11月3日,在微软亚洲研究院十周年庆典上,中文版WWT 首次亮相。

事实上,在不少接触过WWT的人眼里,它或许只是一款天文软件,但在崔辰州看来,WWT真正的威力是其可驱动球幕的特性用户可以将自己编写的宇宙故事投射在球幕上嗯,一种另类、非大众化的硬软件结合方式。

2012年春天,在参观重庆石新路小学时,崔辰州无意中发现,1座闲置建筑具备改造成WWT互动式天象厅的条件。吴国斌也向表示:如果是传统天象厅的话,造价可能是几百万上千万的范围,如果基于WWT做数字天象厅,造价一下子就下来了。于是,崔辰州抓住这灵光1现的念头,经过与相干部门和微软研究院的合作,一年多以后,中国WWT驱动天象厅在石新路小学开幕,这一由6个高分辨率投影仪供应的8米高圆顶设备,可以让学生身临其境地在天象厅中观测和学习天文知识,而且有机会亲手制作展示内容,将自己构建的小小太空故事,勾画在穹顶之上,讲给其他小伙伴听。有几个同学仅花了不到3天时间就做出一个不错的月球漫游,其中还提到已经升空的嫦娥三号。崔辰州告知《时间线》,我们也正在努力建设一个WWT的生态系统,比如在过去几年做过很多次的教师培训,通过教师又培养了很多学生,也在做相关课程的开发,希望这是一个良性循环,用户愈来愈多,需求越来越大,软件开发和资源建设都会相互促进。

除此之外,吴国斌则向《时间线》透露:2015年,WWT也许将成为一个真正的开源社区。毕竟,哪怕面对的是一个虚拟化的浩荡星斗,凭借一个公司或极少数开发者的气力非常有限,倘若放在社区里,让更多专业天文学者和爱好者贡献资源,无疑会对软件的开发大有裨益要知道,开源仿佛已不再是一种理论,而更像是世界运行的一种方式,它也同样适用于人类的虚拟星空大业。

好吧,那末问题来了:将这片星空虚拟化,让更多的孩子打破各种现实的桎梏,全方位的了解宇宙究竟意味着什么?毕竟包括微软和Google在内的IT巨头都在干这件事。

先不扯哲学。记得科幻作家刘慈欣曾一针见血地指出:如今IT技术的迅猛发展,造成了一种人类各方面都在进步的假象:事实上,人类在除IT之外的其他技术领域,自上世纪60年代以来并没有太多突破性的进展,这在航天领域特别明显,在阿波罗登月以后的几十年,航天技术的大部分基础技术方面都无重大突破,只是在原有基础上修补完善。

嗯,就像互联掩盖了人类其他领域技术进步缓慢一样,在更为现实的意义上,倘若更多孩子的电脑里除了Facebook和Twitter这些局限于人与人相互连接的应用之外,也能有一些包括WWT和Google Sky在内的能与更为广阔事物相连接的运用换句话说,当孩子们轻点鼠标,去向的除了好友页面,也可以是另一个星球,想必也是极好的,而这件事由IT巨头们牵头,也是再适合不过了。

本文原载于《时间线》,时间线公号:Timelinemag

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