阿雷西博射电望远镜报废致美国地外生命探索能力下降 中国目前占优势

（神秘的地球报道）据俄罗斯卫星网（伊利亚• 贡恰罗夫）：世界上最大的阿雷西博望远镜将报废退役的消息震惊了科学界。中国南京大学天文与空间科学学院教授黄永锋认为，围绕阿雷西博望远镜所发生的一切事情是“对中国学者发出的提醒”。

阿雷西博望远镜口径305米，建在加勒比地区的波多黎各，于1963年开放。在中国500米口径球面射电望远镜（FAST）投入运行之前，阿雷西博望远镜一直是全球最大的单口径望远镜。1970年代，研究者们在地外智慧生命探索项目框架下，借助阿雷西博望远镜，实现了首次星系间的无线电信号发送。阿雷西博望远镜的保养费用相对高，经常遭到质疑。

2020年8月，位于波多黎各的阿雷西博望远镜在热带风暴期间遭到损毁：一根支撑钢缆断裂，在望远镜的大锅上砸出了一个30米的破洞。11月初，一个重达16吨的支撑钢缆断裂，损害了天线。结构是这么的脆弱，以至于根本无法进行维修。当局决定报废阿雷西博望远镜。

“对我们国内的FAST而言，可能是一个提醒。因为FAST望远镜的口径比它更大，实际上FAST在施工的过程当中，我听说也碰到过各种各样的困难等等。当然我们中国的工程师和科学家最终都克服了，把它成功地建起来，运行得也很好。但是FAST终究只是刚刚建成，那么它后面还有很长的路要走，比如说，如果FAST工作了十年、二十年，或者三四十年之后，它的状况会怎么样？这个也提醒我们可能需要提前做一些预防性的设计或者考虑。特别是到了后期，望远镜的安全性问题、整体运行的功能怎么能够保障？可能都是对我们的一个提醒”，——黄永锋教授认为。

北京师范大学天文系张同杰教授则认为，整体而言，阿雷西博射电望远镜的退役对中国及FAST射电望远镜来说并没有太大影响。

他说：“本身FAST的灵敏度比它高好几倍，所以说它在某些方面其实和中国的FAST望远镜相比没有什么竞争性。因为好多目标它观测不到，而我们的FAST能观测到。总体它的状态并不是太好，灵敏度不如FAST。所以说，它的退役其实对FAST的影响也不是太大。”

尽管服役年龄摆在那里，但阿雷西博望远镜被认为是历史上最灵敏最精确的望远镜。现在，当它退役后，天文学的未来将取决于更现代的仪器。

国际天文学联合会（IAU）成员、俄罗斯科学院应用天文学研究所高级研究员、物理-数学双副博士尤里邦达连科认为，中国500米口径球面射电望远镜（FAST）无法完全取代阿雷西博望远镜，因为后者在位置和技术装备方面是独一无二的。

“比如，阿雷西博望远镜存在更强大的射电发射器——高达900千瓦，这使它成为世界上最灵敏的射电定位器。此外，阿雷西博望远镜位于距赤道7.5度的地方，由此在地球旋转时，大部分天空都处于视场内。阿雷西博望远镜还有更宽的工作射程，由此它可以作为射电天文台阵列的成员而工作”，——邦达连科解释说。

阿雷西博望远镜一个实验室的负责人阿贝尔·曼德斯（Abel ） 在接受《商业内幕》（ ）记者采访时表示，美国因阿雷西博望远镜损毁而丧失了开展地外生命探索项目的机会。现在唯一一个适合开展此类研究，而且与阿雷西博望远镜同样灵敏、甚至更加灵敏的望远镜位于中国。

世界上最大的巨型射电望远镜阵列“平方公里射电阵”（SKA)目前正在建造之中。这个射电望远镜阵列占地面积将超过1平方公里。与此形成对比的是美国博士能望远镜怎么样，阿雷西博射电望远镜报废致美国地外生命探索能力下降 中国目前占优势，中国FAST望远镜反射面的口径是500米，阿雷西博望远镜的口径是305米。

“平方公里射电阵”（SKA)包含2000个反射面天线，100多万个高度灵敏的低频天线，将分别部署在非洲和澳大利亚。据估计，新的平方公里射电阵在灵敏度上将超过阿雷西博望远镜，比哈勃太空望远镜（HST）拍摄的照片清晰50倍。项目网站上说，建设工作将在2021年年底开始。

邦达连科认为，射电天文学的未来不在于某个具体仪器上，而在于把射电望远镜联合成统一的网络。他说：

“迄今为止，由联合成‘射电天文台阵列’的国际射电望远镜小组完成的射电天文学观测仍具有最大的科学价值。这有助于大幅提高这种联合工具的分辨率和灵敏度。”

阿雷西博望远镜还定期参加射电天文台阵列的各项观测。

俄罗斯本国拥有此种射电天文台阵列——隶属于俄罗斯科学院实用天文学研究所的“类星体”，它由6个射电望远镜组成，其反射面直径从13到32米不等。这些望远镜位于全国各个地区——列宁格勒州、卡拉恰耶夫一切尔克斯克共和国、布里亚特共和国。它们共同组成了全球射电望远镜，镜面有效直径超过4000公里。

但托木斯克理工大学高能过程物理研究所教授兼东京大学教授谢尔盖·克托夫相信，对现代天文学来说，“更富前景的记录来自遥远宇宙信号的方法是直接在地球大气层以外的宇宙中部署望远镜美国藤校留学，比如在几个卫星上部署。”

阿雷西博望远镜在运行期间帮助发现了几个具有潜在危险的近地小行星，找到了太阳系之外的首个行星。最近一个重大发现是2016年发现的神秘宇宙信号。

“我觉得这个望远镜还是非常非常了不起，它是一个开创性的项目。它的很多观测成果，比如，双脉冲星的引力波辐射对爱因斯坦广义相对论的验证美国博士能望远镜怎么样，这方面的成果后来得到了诺贝尔奖。这样一些工作非常具有开创性。此外，世界上第一个观测到的系外行星是脉冲星周围的系外行星，这个也是应用它观测到的。所以说这个望远镜在很多方面起到了开拓性的作用”，——黄永锋说。

阿雷西博望远镜在服役期间曾在电影中得到过展示：1995年阿雷西博望远镜曾出现在007系列间谍电影中——《詹姆士·邦德：黄金眼》。

美国博士能望远镜怎么样，我国继“天眼”之后又推出空间站巡天望远镜

中央纪委国家监委网站 王雅婧

观察宇宙，最基础的设备是天文望远镜。

4月1日，有“中国天眼”之称的我国500米口径球面射电望远镜将正式对全球科学界开放。近年来，以“天眼”为代表，我国天文学领域大科学装置创新成果不断：天马望远镜、南极巡天望远镜……这些大国利器为我们探索宇宙奥妙提供了重要支撑。不过，它们有一个共同的局限，就是位于地球大气层之内，观测效果不可避免会受到天气、地表环境等因素的影响。如果能将望远镜架设在太空之中，观测所受限制必然大大减少。

我国载人航天工程总设计师周建平院士近日表示，我国将在空间站建成后发射自己的空间站工程巡天望远镜。作为我国研制的规模最大和科技含量最高的空间望远镜，空间站工程巡天望远镜的部分技术和功能在全世界也处于领先地位。该望远镜如果成功运行，将弥补我国在大型空间望远镜领域的空白。中国人不仅拥有了地面上的“天眼”，还将拥有属于自己的“宇宙之眼”。

和地面望远镜相比，空间望远镜在技术建造上是否更加复杂？有哪些独特的优势和先进设计？近日，记者带着相关问题对中科院空间应用工程与技术中心主任设计师李新峰、中科院紫金山天文台研究员李国亮等专家进行了采访。

“宇宙之眼”的视力有多好

地上已有“天眼”，为何还要在天上再造一台？

也许用北宋诗人王安石的一句诗来回答最合适不过：“不畏浮云遮望眼，自缘身在最高层。”

对望远镜而言，视力是最重要、最基本的性能。除了本身的技术和工艺，望远镜视力的高低也会受到外界环境的干扰。“光线进入大气后会受到大气的吸收、对流层气流干扰等多方面影响，降低了观测的分辨率。虽然技术上采用自适应光学可以进行一定程度弥补，但并不能彻底补偿。”李新峰解释说，“将望远镜送到地球轨道上，能摆脱地球大气层的影响，可实现高空间分辨率和更高灵敏度的观测。”

没有“浮云”的阻碍，空间望远镜可以尽情大展身手。作为空间站工程最重要的空间科学设施，巡天空间望远镜是我国迄今为止规模最大、指标最先进的空间天文望远镜，具有强大的技术性能。为了让“宇宙之眼”看得更清楚、更广阔、更精准，科研人员们在设计上运用了许多前沿理念和技术。从光学系统的复杂程度上来说，空间站巡天望远镜具有大视场、高分辨率的优异性能。这意味着它的视野范围更广、能看到的细节更多。

“宇宙之眼”的视力有多好？与目前世界上最大的空间望远镜——美国的“哈勃”望远镜不同，空间站巡天望远镜在大视场设计基础上，仍具有与哈勃相当的空间分辨能力，但视场面积是哈勃的300多倍。

大视角、高分辨的设计主要为了适应“巡天”观测应用。中科院国家天文台的胡义博士表示，用望远镜进行天文观测有两种模式。一种是对某个或者多个已知目标进行观测。另一种是对天空中的大片区域进行无差别扫描。后一种模式就叫做“巡天”，这种观测能够发现更多的未知天体。

李新峰介绍，为了满足“巡天”观测的更高要求，空间站巡天望远镜采用了两米口径的离轴三反光学系统，可以实现更为均匀、更理想的成像，这将是国际上首个大口径离轴形式空间天文望远镜。此外，该望远镜的工艺也更为精细。“与‘天眼’相比，‘天眼’接收的是波长在毫米到分米的电磁辐射，其镜面的面形精度需要达到毫米或优于毫米的量级。而空间站巡天望远镜接收的是光学频段，每个镜面的面形加工要达到光波波长的几十分之一，也就是几十纳米的要求。”

按现有的初步科学规划，空间站巡天望远镜的服役期预计为10年。10年中美国博士能望远镜怎么样，我国继“天眼”之后又推出空间站巡天望远镜，其进行巡天观测主任务的时间约占六成，剩下的时间将穿插安排天体精细研究等观测。因此，巡天空间望远镜配备了对天体进行精细观测的新型后端天文仪器：星冕仪以极高的灵敏度接收太阳系以外的大型行星反射其主恒星的微弱光线，新型积分场光谱仪可以进一步刻画遥远星系的精细结构。

此外，空间站巡天望远镜还拥有从近紫外到近红外波段的多种滤光片。“这意味着我们可以看到天体更多、更准确的颜色信息，形成更加绚丽的天文图片，而天体的颜色可以让天文学家获得关于天体自身性质的宝贵信息。”李国亮告诉记者。

“离家万里”坏了怎么修

远离地球、宇宙辐射、运行10年之久……这些空间望远镜所独有的因素，导致它将面临比地面望远镜更多的外界考验。

最先面临的，是升空时的力学负载。在发射升空时，火箭发动机产生的巨大震动也会传递给望远镜，所以望远镜必须在重量尽可能小的情况下，保证每个部位的设计强度都能经受住火箭的发射震动与分离冲击。

其次是严酷的宇宙环境。没有了大气的保护，空间的辐射对望远镜的表面材料以及内部的电子学元器件都会造成影响，因此望远镜在材料、工艺、器件选用等方面都有更高要求。同时，空间望远镜在轨道上绕地球转动，会不断进入阳照区和地影区，表面温度大幅度变化起伏会影响成像质量，因此望远镜的整体热控必须针对不同部位进行针对性特殊设计。

李新峰举了一个例子：“为了隔离外部大幅热流变化的影响，望远镜在外层选用了航天常用的一种叫‘星衣’的材料。这种材料有隔热效果，能将温度变化范围从两百摄氏度压缩到几十摄氏度。除了对镜面进行精密温控以确保镜面几十纳米的面形精度，还需对内部连接与支撑光学镜面的精密结构进行特殊设计，为了保证光机结构热稳定性，我们还通过热量补偿技术，实现温度的精确控制，减少热胀冷缩幅度。但即便这样仍然不够，国内还研发了特殊的极低热膨胀率复合材料，力争把温度微幅波动对光学像质稳定性的影响降至最低。”

望远镜是精密的光学仪器，在离地球400公里高的轨道上运行，如果出现故障问题或者需要更新换代，该如何处理？难道要派“专机”去修？

记者了解到美国博士能望远镜怎么样，以前“哈勃”空间望远镜确实需要发射航天飞机前去维修，但空间站巡天望远镜却不需要。

李新峰表示，空间站巡天望远镜，巧妙地采用了与空间站组合体部分“共轨飞行”的方式，由于在一个轨道上运行，仅需消耗较少的燃料即可实现与空间站组合体部分的对接停靠。“望远镜对于具有工作寿命限制的、可能出现故障的科学仪器与设备进行了可维修设计。如果出了问题或者需要进行燃料补充、设备升级，可在地面指挥中心的引导之下，对接到空间站组合体部分上，而常驻密封舱内的航天员出舱，将故障设备或需要更新的设备进行维修更换。不过，光学仪器与设备要求有较高的位置精度要求，在轨维修具有高精度要求的望远镜国内还是首次，对于身穿宇航服操作灵敏性受到一定限制的航天员是一种挑战，对于参研的设计师们更是一项挑战，需要许多既突破常规思路又安全有效的设计工作。”

在天上怎么“送货”“接单”

巡天这个名字，来源于毛主席的诗句“巡天遥看一千河”。但随着观测时间的推移，巡天空间望远镜所获取的科学观测数据，数量远远不止“一千河”这么多。

李新峰告诉记者，空间巡天天文望远镜具有5个科学仪器，可实现对天体的近紫外、可见、近红外、太赫兹等不同辐射特性的图像或光谱观测，其巡天数据及指定天体的精测数据可在对宇宙学、暗能量、暗物质、黑洞、星系与恒星等科学方向展开深入研究，在其工作的10年间，产生的海量数据几乎可以应用到现代天文学的所有研究方向。

这么多数据，如何传回地面？

这要靠空间站巡天望远镜的小帮手——“天链”卫星。

“‘天链’卫星是定点在地表固定上空的中继卫星，对地面具有很大的覆盖范围，其轨道特性决定了其相对地面是基本静止的，而空间站巡天望远镜在离地400公里高度的轨道上运行，其轨道周期很快，大约1.5小时就能绕地球一圈，相对地表的固定站点单次过境最长也就十几分钟，一天也就五六次，所以望远镜需要定期通过与数据中继卫星‘天链’建立射频连接，将内部存储的观测数据通过中继天线发送给‘天链’卫星，‘天链’卫星再发送到地面站。”李新峰表示。

原则上，巡天空间望远镜是一个自动运行的望远镜，无需督促也会勤勉工作，但地面的管理人员仍然要定时给它“派单”。

李国亮介绍，望远镜由于不是静止的，而是在不断绕地球转动，因此需要不断调整观测角度，合理地制定巡天策略是望远镜成功运行的必要保证。

“巡天策略制定好之后，我们需要每周给它任务清单。它自动执行的观测任务我们一般称为常规观测，另外还有一类叫做机遇观测，比如我们忽然从别的途径得知在某个位置有一个特别重要的天文事件要发生，就可以临时上传指令，让空间站巡天望远镜进行观测。”李国亮表示。

为什么要发展天文大科学装置

基础研究是科技创新的源头。今年的政府工作报告提出，2021年对基础研究要健全稳定支持机制，大幅增加投入。

作为基础科研设施，大科学装置近年来也受到越来越多的重视。各类集先进技术于一身的大科学装置运行以来，帮助我国各领域基础研究取得了许多新突破，特别是一些从0到1的原创突破。

对此，中国科学院国家空间科学中心原主任吴季这样表述：“100多年来诺贝尔物理学奖的成果，大概1950年以前，只有1项来自大科学装置。到1970年以后，就有超过40%来自大科学装置，比如天文望远镜或者科学卫星，等等。到了1990年以后，这一比例高达48%。”

以天文学领域为例，郭守敬天文望远镜、500米口径球面射电望远镜等一批先进的光学设备先后建成，极大增强了我国的创新综合能力。

2019年4月10日，轰动全球的首张黑洞M87影像对外公布，我国的天马望远镜就参与了其中部分协同观测任务。此前，在嫦娥四号探月的过程中，天马望远镜作为主力测站，承担了中继卫星“鹊桥”的天线在轨指向标定工作。

2016年9月25日，500米口径球面射电望远镜(FAST)正式落成启用，目前，该望远镜已经发现了300多颗脉冲星。

除了地面望远镜，目前，中国首台空间站巡天望远镜正在急锣密鼓地研制中。在此之前，我国已经发射了中国第一个天文学卫星“悟空号”、“慧眼”望远镜卫星、“极目”望远镜空间科学卫星用于宇宙观测。

空间望远镜是否可以替代地面望远镜？有关专家表示，二者各有千秋。空间望远镜虽然摆脱了大气的直接影响，但是其口径仅有两米，就集聚光的能力而言，相比地面的更大口径望远镜要弱一些，地面台址较好的望远镜建造与研制成本相对低、地基维护十分方便、后端仪器随时配置灵活，可以面向不同的科学方向灵活开展应用。

实际上，在研制空间站巡天望远镜之前，我国已在不少地方建造了地面巡天望远镜。2012年，中国自主研发的首台南极巡天望远镜在昆仑站完成，其运行由工作人员远程操纵。南极寒冷干燥、晴夜数多、大气湍流小，有着可以媲美太空的观测条件，是地面上最好的天文观测台址之一。2015年，我国在昆仑站安装了第二台南极巡天望远镜。目前，在青海省海西州还有一台大视场巡天望远镜正在建造中，计划于今年年底建成。建成后，WFST将成为北半球具备最高巡天能力的光学时域巡测设备，有望在外太阳系天体搜寻等领域取得突破性原创成果。

大科学装置的建设往往需要特殊材料和新型工艺，而这些材料和工艺多数必须靠自主研发制造。厉害的大科学装置背后，是中国工业制造水平和综合国力的提升。

中国科学院院士崔向群表示QS200名校留学，大科学装置，往往瞄准国际最先进水平，对制造工艺有着极严苛的要求，对企业是一个十分难得的提高技术水平的契机。在郭守敬望远镜的建设过程中，国内一些特殊材料生产企业、造船厂、轴承生产企业等都做出了贡献。

同时，大科学装置建设中产生的新技术又会被应用在其他重大工程中，推动经济整体发展。比如，在“天眼”建造中攻克的抗疲劳索网技术就用在了港珠澳大桥建设中。

真正的大国重器，一定要掌握在自己手中。中科院院士王贻芳表示，我们要关注重大科技基础设施在科技发展中的引领作用，要认识到大科学装置是拓展人类感知能力不可逆转的方向。我们的科学研究设备只会规模越来越大，能力越来越强，而不会反过来，谁走得早、走得快，谁就会领先。（雅慧）

美国遥感博士，运用空间技术能预测地震吗？遥感观测材料分析告诉您答案

近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室研究员孟庆岩团队在地震红外遥感研究方面取得进展。相关研究成果在线发表在《环境遥感》杂志上。

利用遥感观测手段从空间探索地震预测新途径，对很多读者来说都是个新鲜事儿。我们约请论文第一作者张颖博士和通讯作者孟庆岩研究员对此做详细介绍。

（1）空间观测带来地震预测技术革命

地震预测是公认的世界性科学难题，科学家从未停止对其探索。中国作为世界上地震灾害最严重的国家之一，历史上发生的地震占全球大陆地震总数的三分之一，具有发生频繁、震源深度浅、破坏力强的特点，加之我国人口密集美国遥感博士，运用空间技术能预测地震吗？遥感观测材料分析告诉您答案，地震严重威胁人民的生命财产安全。若能攻克地震预测预报技术，对于科学进步和社会公共安全都具有重要意义。

随着航空航天以及遥感技术的快速发展，地震预测也迎来新一轮的技术革命。卫星遥感技术可瞬时获得大面积的地球物理、化学参量场，为人类监测、认知地震提供了新视角。

从非专业的角度打个比喻，天然地震可以简单理解为将两块石头放在液压机上，不断地加载、相互挤压（模拟地震中板块之间的挤压和碰撞，积累势能的过程），直到石头之间发生错动与破裂（地震发生）。科学家相信，在地震孕育过程中，如此大的能量积蓄定然会对地球的化学、物理场产生扰动，从而产生异常信号，也就是我们常常提及的地震前兆。

利用不同的卫星观测数据，各国学者已经在多次地震中发现了包括震前热异常、重力异常、气体异常、电磁异常在内的诸多前兆异常。空间对地观测前兆研究在上世纪末、本世纪初被寄予厚望，迎来了地震前兆研究的繁荣时期。

地球重力场作为地球最基本的物理场之一，是地球内部、地表及外部空间物质分布与地球本身旋转运动信息的综合反映。现有研究成果表明，重力场动态变化能较好反映强震孕育、发展、调整过程的重力变化特征。特别是对于6级以上地震的孕育发生过程，重力异常变化较为明显。如今，低轨道的重力卫星GRACE，GOCE和GRACE- on的发射、运行和观测，从空间上提供了前所未有的高精度、高分辨率的全球重力场和大地水准面模型。一些学者利用重力卫星信号检测出2004年苏门答腊9.3矩震级、2010年智利8.8矩震级和2011年日本东北9.0矩震级地震产生的重力场变化。我国的重力卫星计划正在推进中。

关于气体异常研究，目前国内外在该方面属于起步阶段，但仍有一批学者发现了可能与地震有关的气体异常。比如，有研究发现由于2010年印度古吉拉特邦7.7面波震级地震前应力增加导致一氧化碳气体浓度增加，推断一氧化碳可能是地震气体前兆信息。我国学者姚清林发现2000年4月青藏高原一氧化碳呈大面积异常，且位置与卫星热红外异常具有一致性，指出可能与当年甘肃景泰 5.9面波震级地震和缅甸北部6.9面波震级地震有关。

电磁异常是对地震反映非常敏感的地球物理观测数据美国遥感博士，已经被国内外大量震例所证实。2004年6月，法国成功发射卫星，专门用于研究与地震、火山喷发等有关的电磁异常和电离层扰动以及与人类活动有关的全球电磁环境，为地震电离层提供了宝贵的数据资源。我国学者张学民等围绕2010年海地7.0面波震级地震、2010年智利7.9面波震级地震、2005年印尼8.5面波震级地震、2008年我国汶川地震等，发现了震前1-7天内电场与电子密度等多参量同步扰动现象。我国于2018年2月成功发射了“张衡一号”电磁地震卫星，之后三年多来，中国电磁卫星团队全方位开展了电磁卫星数据分析及地震应用研究。

（2）震前热异常现象受到人们重视

地震热红外或热异常由上个世纪前苏联科学家发现，我国科学家马宗晋、徐秀登和强祖基等利用地温、地热数据等发现了1960年到1990年多个地震发生的震前异常增温现象。

随着卫星遥感技术、空间观测技术的发展，国内外专家利用包括国产风云气象系列卫星等多个载荷的热红外观测数据及其反演产品，发现了大量震前热异常现象，并总结出如下规律：

震前在震中附近红外波段会出现孤立的高温异常区，该区域随着地震临近可发生迁移、形状及走向的变化；

异常区域温度明显比周围高；

地震异常的面积越大、温度越高QS200名校留学，震级较大的概率也相应越高；

一般在增温异常达到最大幅度后，在几天至60天内发震。

而关于地震热异常的机理，学者们开展了有益的探索。强祖基等提出了“气热说”，该理论认为震前在震源区出现的孤立状增温异常是地球放气（水蒸气、甲烷、二氧化碳等）、电场突变以及太阳辐射下的共同作用结果。

徐秀登在此基础上提出临震大气静电异常对大气的极化作用是在太阳辐射下产生大面积、大幅度增温的重要因素，而震前逸出的温室气体所造成的局部“温室效应”对于热异常的贡献也占有相当比重。

耿乃光、吴立新等学者在应力加载红外观测实验中发现，破裂型地震在破裂前会在破裂点产生低温或高温前兆，并在此实验基础上提出了“应力致热说”，发展了遥感岩石力学。

美国学者弗罗因德提出的理论认为，在地震发生前，地应力不断增大，导致岩石的过氧键断裂，使得岩石中的电子电荷转移形成正电子空穴，在地壳形成类似于电池的闭环电路，产生电子转移即电流而造成局部的热红外辐射增强。

此外，还存在地下热传导说、断层蠕动摩擦生热说、地下热流体上涌机理等。但是与大多数前兆研究一样，地震热异常的研究仍囿于经验性归纳，没有排除偶然性的震例研究，仍缺乏可靠的前兆机制和理论，迄今为止其存在性问题尚没有得到很好解决。

（3）长时序预测模拟打开新局面

前兆研究是一门涉及多领域知识的复杂学科，在缺乏有效观测手段、实验设备及理论指导的大背景下，我们无法对自然界中观测到的“异常信号”进行溯源，判断其与地震的渊源，更难以利用演绎推理直接证明前兆与地震的关系，因此长时间统计研究是现阶段更切实、有效的方案。

长时间统计研究，是指利用历史观测数据提取前兆信号，然后利用前兆信号对历史地震进行模拟预测，通过定量评估前兆整体的映震能力，探究目标前兆与地震的关系。

进行地震预测模拟研究时，需要遵循三个原则：准确性，即对未来地震的震中位置、时间以及震级大小要有明确描述；客观性，预测者可客观公正、不加多余解释地评价每一次地震预测的成功性；真实性，完全模拟真实地震预测，模拟预测时禁止使用晚于预测时刻的数据构建地震预测模型。

基于上述三个原则，通常利用三个指标来定量评估地震与前兆的关系，分别是事件漏报率、警报失败率和总时空预警域。事件漏报率是指在地震预测中，没有被成功预测的地震数量占总地震数量的比例。警报失败率是没有成功预测地震的警报占总警报数量的比例。每一次做预测时，预测者往往会给出地震可能发生的一个时空范围，我们称之为时空预警域，所有预测的时空预警域之和便是总时空预警域。

我们利用热红外遥感数据提取了中国大陆地区近6000个4.0级以上地震于震前30天内造成的热红外信号异常，并从统计角度成功证明了热异常与地震的时空相关性。

经过对2007年1月至2017年12月中国大陆地区进行的为期11年的地震预测研究发现，地震热异常对4级以上地震的误报率为21.4%、地震漏报率为32.9%、预警时空域占总时空域的43.2%，在模拟预测中可提前30天预测4.0级以上地震，实际预测效果仍需要通过业务化评估。

长时序模拟预测研究模式，打开了地震预测和前兆研究的新局面。作为第一代热红外前兆地震预测模型，虽证明了热异常与地震的相关性，但该模型不足仍旧显著，即时空预警域过大。将近40%的时空预警比例可以理解为整个中国10天中有4天都处于地震预警状态，显然该警报的时空预警精度亟待提高，地震预测预报离业务化还有较大的距离。

基于模拟预测的前兆研究才刚刚起步，在未来随着观测手段和数据源的增加，以及地球物理学、地震学的进一步发展，该领域是充满希望的。目前，研究者已经开始着手将统计地震学和前兆研究相结合，在不久的将来，新模型有望进一步提高地震预测的时空精确度。此外，该研究模式也可有效迁移到其他前兆研究中，有着极大的科学技术价值和业务化前景。

正如地震学专家许绍燮院士在《地震应可预测》专著中所说：“不可认为地震根本不能预测。地震的发生有其特定的时空结构”、“地震预测至今是个全球难题，但不等于‘地震根本不能预测’。”

图片/视觉中国

美国博士能望远镜怎么样，被美国无情抛弃，下定决心投奔中国，还顺手带来千亿项目

在改革开放初期，我国基于人才强国的策略，开启了引进外国专家、学者，充分调动境外智力的进程。对此，在一些舆论大呼移民危机威胁国家安全，认为人才资源固然重要，更不应放松外籍人才群体的国别特征美国top30名校留学，忽视潜在风险。

因此，中国外籍人才引进策略一年比一年严格规范，能够冲入大众视野的异域面孔，大多是艺术界、科学界、体育界等颇有成就的人才。在此交汇融洽的过程中，出色的外籍人才和蓬勃发展中国现代化进程互相成就，碰撞出了全球化的激情火花。

戴维·布雷迪（David ）正是这么一位踌躇满志的技术型专家，当他遇上兼容并包的中国投资市场与中国合伙人，又书写了一段怎样的科研励志史？

远渡重洋：螳螂复眼望向华夏大地

戴维·布雷迪（David ）的前半生一帆风顺，1984年毕业于麦卡莱斯特学院。作为一所文理学院，麦卡莱斯特学院与诸多综合性大学有着些微区别。

在美国高等教育机构中，虽然只有不到6%的学院被称之为“全国文理学院”，学生在校人数在全美高等教育体系下学生总数中也只占2.2%，但其并不因为规模小而逊色于综合性大学。

如麦卡莱斯特学院等优秀的文理学院甚至被冠以“美国高等教育的精髓”一称。戴维·布雷迪（David ）在文理学院的学习中筑下了扎实的专业基础，在与教授的交流和社会实践中培养了浓厚的科研兴趣。

“他不敢说是最优秀的，但一定是问题最多的学生。”一位十分欣赏戴维·布雷迪（David ）的老教授对他给予了这一“明恼暗褒”的评价。

在一所学术和科研氛围浓厚的高校，没有老师会不喜爱有着开创性思维的学生，就这样，戴维·布雷迪（David ）开启了极致简单又闪闪发光的科研之路——从麦卡莱斯特毕业以后，他如愿进入了加州理工学院攻读硕士学位，随后一路读到了博士。

因为无论是本科，还是硕士、博士阶段，科研成果都十分出众，戴维·布雷迪（David ）博士毕业后就被伊利诺伊大学（UIUC）的格兰杰工程学院聘请，随后十年间都担任教授。

事实上，戴维·布雷迪（David ）同中国的渊源可以追溯到他初初进入伊利诺伊大学任教。

伊利诺伊大学被称之为“中国大学”，该大学的本科生从2000年至2007年暴增了7000%，加上研究生，该校拥有约5000名中国学生，是全美高等教育机构中国留学生最多的大学，伊利诺伊大学厄巴纳——香槟分校，更是被美国人戏称为“中国大学伊利诺伊分校”。

在伊利诺伊大学香槟分校，戴维·布雷迪（David ）同赴美留学的中国学生建立了良好的关系，但事实上，就高校整体而言，同中国开展全方位的学术交流，建立官方长期联络却谈不上，中国高校曾选定若干学者赴往伊利诺伊大学交流，但始终是断断续续，规模较小。

戴维·布雷迪（David ）内心明白，这与校方高层对是否同处于高速发展中的中国加强合作犹豫不决，他本人倒是多次在公开场合半开玩笑道：“说不定，我有一天会踏上这片神秘的土地。”

良禽择木而栖，2001年，教学和科研双突出的戴维·布雷迪（David ）被杜克大学聘请美国博士能望远镜怎么样，被美国无情抛弃，下定决心投奔中国，还顺手带来千亿项目，担任电气于计算机工程专业的教授。在这所美国南部最强高校执教期间，戴维·布雷迪（David ）迎来了人生中第一个关乎科研生涯的抉择。

2009年，戴维·布雷迪（David ）兼任了杜克大学光学工程专业的教授。

彼时，“光学看到了人体组织的早期癌变”、“光学工程——进一步拓展人类控制光的能力”……“光学”，对于中国国内而言还是一个相当前沿的研究方向，在明亮澄澈的光下，潜藏着怎样改变人类命运的奥秘？

2008年，伊利诺伊州西北大学从人的双眼获得了灵感，制造出了全球第一部眼状曲形摄影机，从此摄像机技术和数码相机进入了一个新纪元。

戴维·布雷迪（David ）注意到，这种人眼形状的摄影机所采用的曲形设计，大大解决了数码相机取景时“中心影像清晰，两边景物相对模糊”的状况，使得其摄录的整幅照片都十分清晰。

如果将这一技术精密化、量产化，使得像素更高的镜头得以投入公安监控领域又会怎么样呢？事实上，戴维·布雷迪（David ）很早就在思考这个看似不可能的企划。首先，需要面对的就是经费赞助的问题。

彼时，戴维·布雷迪（David ）是美国国防部赞助的研究员，之所以对监控镜头有着革命性的幻想，正是因为他与美国国防高级研究计划局来往密切。

很遗憾，美国国防高级计划局不能给予戴维·布雷迪（David ）所企盼的投资力度，甚至在布雷迪多次争取未果后，他们给这位执着的科学家泼上了一盆冷水：“为什么不能设计一些像素相对较低，成本相对合理，能够短时间内实现量产的产品呢？”

不，那不一样，戴维·布雷迪（David ）想道。没错，人类探索真理与进步的过程是曲折而漫长的，但是真理已经被他抚摸轻吻无数遍，只因那美金、薪金、资金……他寸步难行。什么才是真正的金子？科学家求知的热忱和改变世界的决心。

有一个idea,却不能落地，戴维·布雷迪（David ）觉得自己“难产”了。“美国光学学会会员”？“国际光学工程学会和电气电子工程师协会成员”？他第一次认真反思自己顶着的那些闪闪发光的头衔，他们最终的意义，指向何方？

其次，除却资金问题以外，美国国防高级计划局曾用美式社会的公众舆论来试图说服戴维·布雷迪（David ）：公民会喜欢那么清晰的镜头吗？

相机自诞生以来，就被寄喻各种各样了各种各样的记录功能，在上世纪，前苏联通过将相机进行各种伪装改造，设计出了如烟盒伪装相机、手提包伪装相机、行李箱伪装相机，这些相机拥有平实无奇的外观，一推一拉之间，就能完成自己的独特使命——间谍窥探。

一台能够洞悉200米之外正在打喷嚏的人的微表情的相机，当真不会因为功能过剩而招致公众的讥讽与抱怨吗？在美国国防高级计划局多次推诿之下，戴维·布雷迪（David ）暗下决心，自己要去往更广阔的天地，拉去实现梦想的赞助。

戴维·布雷迪（David ）早就密切关注着大洋彼岸那片欣欣向荣的工业园区的动态，他发现，昆山有着悠久的数码产品——尤其是相机制造工业基础，在那里，有IBM全球第二大的运营中心，作为思科在硅谷之外的第二重镇，葛兰素史克最大的研发中心……

了解的越发深入，戴维·布雷迪（David ）就对新建成的昆山杜克大学兴趣越发浓厚。

未来的，正移转双目，蓄势待发，希冀在生机勃勃的华夏大地上干出一片不俗的事业。

“超级相机”——十亿像素相机的脱生

短暂脱离“间谍相机”这顶颇有成见的帽子，将一台台揭露隐秘角落的微型摄像机，根据城市地理环境、治安形势特点，放置在一些事故频发的地段，保障城市的治安建设，建立全方位的采集人、物、车等基础信息，能够最大限度满足公安需求。

诚然，现代社会的监控设备自非当初拍摄画幅18mm×24mm的一干“间谍相机”可比拟，走近DS–°鹰眼，走近一体化机芯和高速云台设计，走近180°全景监控下的研究团队与科研故事。

2011年，杜克大学通过了在江苏昆山开设昆山杜克大学的提案。

不鸣则已，一鸣惊人，紧咬牙根，2012年，戴维·布雷迪（David ）在《自然》杂志上发表了一篇关于世界上第一部十亿像素相机的论文，该论文一经发表，就被《探索发现》、《大众科学》等权威刊物提名为“2012百家科学论文”。

2012年，教育部批准筹建昆山杜克大学。2013年，戴维·布雷迪（David ）获得了国际光学工程学会的丹尼斯·盖博奖，同年，江苏省正式启动“外专百人计划”。

2016年至2019年，戴维·布雷迪（David ）都作为昆山杜克大学的电气与计算机工程学院教授，继续在中国的热土上发光发热。

2016年7月，昆山杜克大学正式宣布戴维·布雷迪（David ）教授入选江苏省“外专百人计划”,而在35名入选该计划的外国专家中，戴维·布雷迪（David ）是唯一一名来自中外合作办学机构的专家。

乍一看，2012年研制出的“超级相机”老大一块头，被安放在75×50×50的大盒子中，体积同一个床头柜持平。

值得格外注意的是，该相机不是世界上第一台10亿像素相机，而是相对众多前辈而言，运行速度最快、体积最小的同咖位相机，他能在不到十分之一秒内拍摄一副10亿像素的照片，他的父母为他取名——“AWARE-2”。

10亿像素的相机是什么概念？望着这台由98台显微镜照相机构成的阵列环绕相机——每台1400万像素，人们陷入了沉思。“能捕捉到人眼无法看到的细节”，这似乎是一句废话。能照出脸上的螨虫是公的还是母的吗？不少网友在惊叹之余调侃道。

遗憾的是，在螨虫未来漫长的进化史和美容护肤行业科学化的道路上，10亿像素相机都能逢佳缘。

对此，戴维·布雷迪（David ）打了一个比方:10亿像素足以让你看见1km外3.8厘米宽的小件物体。

10亿像素相机目前主要用于机载侦察系统和天文望远镜，用于执行军事侦察任务。

从2013年开始，这台10亿像素的“超级相机”被装备在了欧洲空间局即将实施的盖亚探测器上，自2013年起，“超级相机”同盖亚探测器一同携手，对银河系及其周边恒星的亮度和光谱进行巡天，开启了为期5年的记录任务。

2012年，戴维·布雷迪（David ）便放言：

尽管现在制造一台AWARE-2的成本与一台高分辨率数字电影摄影机相差不远，都在10万美元至25万美元这一区间。但在未来的10年内，10亿像素相机一定能够降至高端摄影师可承受范围之内，或被安装在野生动物保护区和观景台，实现10亿像素相机的普及化。

对于许多足球迷来说，在观看球赛时，能够对任何画面、任何角度进行解析度自定义，了解细节，岂不快哉？

2012年，戴维·布雷迪（David ）成立了安科迪科技公司，致力于在全息摄影、数码相机、虚拟现实光成像系统和快照X射线断层扫描等领域进行实实在在的应用。

然而，从概念产品诞生，到真正嵌入社会生产的各环节，最重要的依旧是资金与市场。踏出了第一步，剩下的九十九步，依然举步维艰。

“我们要的不是艺术品，而是切合美国市场需求的产品。”无数投资商对他如是说道。

一直以来，在科研领域小磋小磨美国博士能望远镜怎么样，风风浪浪都挺过来的戴维·布雷迪（David ）的内心，有挫败，有不甘，还有那么一丝的动摇——或许，“超级相机”普及化什么的，是属于下一代的人的宏图伟业？

项目资金一天天缩水，戴维·布雷迪（David ）从跃跃欲试到紧锁眉头。此时，王惠东出现了，这是一位具有强烈科技敏感性的中国商人，当“10亿像素相机”这一报道被多数投资者敬而远之时，他心中却暗暗算了一笔账。

他对戴维·布雷迪（David ）的项目，以及其创立的安科迪科技公司十分看好，他坚信，在未来的日子里，“超级相机”一定可以杀出一条血路。但是，身为投资界一股新兴升起的势力，王惠东决定，让子弹飞一会。

2016年，距离“超级相机”腾空出世已有四年时间，王惠东没能等来“超级相机”专利广泛投入消费市场的消息，反而等来了戴维·布雷迪（David ）的合伙邀约。千里马难遇伯乐，伯乐难见千里马，山不就我，我何不就山？

戴维·布雷迪（David ）的主动邀约令王惠东受宠若惊，他应约前往安科迪的实验室，用了10天时间，从头到尾审视了戴维·布雷迪（David ）的所有流程，更加肯定了自己当初隐隐的预感——10亿像素的超级相机必将引领下一代的成像技术。

布雷迪对自己的自主研发项目有充分信心，但考虑到属于全新的市场开辟，他已经做好了充分的心理准备，同各个合伙人、投资商打一场持久战。但令他惊诧无比的是，眼前这个看来稳重精明的商人，斩钉截铁地对他说：“我决定了，我们要一起开启这个项目。”

强强联手：中国千亿项目正式启动

作为第一个吃螃蟹的中国人，王惠东对戴维·布雷迪（David ）的项目表现出了极大的热忱和高超的运营手腕。

他主管安科迪在亚太区的业务，而戴维·布雷迪（David ）则主要负责技术性工作。

2018年，王惠东已经拉到了创合汇资本、中科创星、深圳国以等知名投资方，A轮融资4000万元的亮眼战绩令戴维·布雷迪（David ）兴奋不已。

随后，安科迪科技有限公司在两大金刚的护佑下，表现出了猛健的发展势头，将发展方向初步定位安防人工智能领域的安科迪推出了“系列”。

经过不断精进，该系列产品在2019年时，已经可以将视野范围拓展到200米之外了——从北京五棵松体育馆到雪亮工程的智慧园区，再到张家口的城市高点监控，戴维·布雷迪（David ）正式在中国落地生根。

2019年，年度光学元气件行业实现营业收入1500亿元，中国国内从事镜头、镜头模组，光学材料、光学镜片、显微镜和望远镜等光学产品的企业数量直线上涨，初步达到3000余家。

2020年，戴维·布雷迪（David ）和王惠东联手打造的亿级像素阵列智能安防相机已经实现量产，得以入驻江苏、河北、上海和北京等地。

2021年，时间荏苒，转眼间，那位被大幅度炒作戴维·布雷迪（David ）教授回到了美国，同妻子出席各大活动，为进一步推动第一代安防下游工业产品向技术小型化、普及化发展奠定基础。

来到中国意味着“被美国抛弃”?那回到美国意味着什么？忘恩负义？似乎也说不上来。

戴维·布雷迪（David ）一直是一位目的性很强的科学家，这不在于他对于牟利的野心有多么大，而在于他热切得企盼自己的成果在全世界、全球、甚至宇宙内落地生根。一个国家和一项突破性技术，从来是互相成就的。

2022年是“5G时代”全面输出之年，直播、短视频的兴起让影像成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

一时间“十亿像素场景交互式直播系统”被提出，戴维·布雷迪（David ）和王惠东迎浪而上，进一步聚焦于在十亿像素场景交互式直播系统中，网络宽带受限而导致的视频卡顿现象。

戴维·布雷迪（David ）也坦言，安科迪在未来的日子里，将应允自己2012年的诺言，让十亿像素走进车载镜头、安防监控、智能手机，伴随着5G基建的全面落成，系列将同VR、运动摄像和AR技术共荣。

参考文献：《十亿像素交互式场景直播系统》；南京大学-李涵-硕士论文-2019年《昆山：十亿像素技术助力安防智能化》；《经济参考报》；2017年11月09日《搭载十亿像素相机的“盖亚”探测器成功发射》；《航天返回与遥感》；2013年06期