兩千多年前，屈原揮筆寫(xiě)下《天問(wèn)》。詩(shī)中，他用一百七十一個(gè)問(wèn)題，問(wèn)遍了天地離分、陰陽(yáng)變化。那時(shí)的他，眼眸中尚且看不到星辰的運(yùn)行與物理的奧義，但依舊叩問(wèn)著天地，追問(wèn)著終極。

這份浪漫，順著時(shí)間的河床流淌至今。那份刺探宇宙之大和粒子之微的執(zhí)著，依舊在人們的基因中灼燒不息。

在數(shù)字時(shí)代的今天，就有這樣一群人，選擇用高能物理作為筆硯，去續(xù)寫(xiě)這首浩蕩的《天問(wèn)》。

在所有窺探終極命題的科學(xué)軌道中，高能物理是異常奪目的那一個(gè)。

高能物理的研究目的，便是探索構(gòu)建萬(wàn)物的基本粒子，尋找各個(gè)微觀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成、其間的相互作用。

從耳熟能詳?shù)姆肿印⒃?，再向微觀世界的夸克、輕子、膠子等，高能物理學(xué)家們一方面會(huì)使用大型對(duì)撞機(jī)加速轟擊粒子、并觀察性質(zhì)；另一方面，也會(huì)通過(guò)借助大型天文探測(cè)裝置直面宇宙、捕捉極端環(huán)境下的太空射線。

這些訊息，往往無(wú)限接近于萬(wàn)物的起源、宇宙的演化。世間至大與至小的藝術(shù)，便在此融合。

中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所計(jì)算中心副主任 程耀東

在2025華為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用戶精英論壇現(xiàn)場(chǎng)分享

為了實(shí)現(xiàn)與這些訊息的邂逅，科學(xué)家們可謂不遺余力。

中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所（下簡(jiǎn)稱“中國(guó)科學(xué)院高能所”），就建設(shè)了一系列大科學(xué)裝置，來(lái)幫助中國(guó)科學(xué)界乃至全人類，續(xù)寫(xiě)這支面朝萬(wàn)物起源的《天問(wèn)》。

在朔風(fēng)凜冽的四川稻城海子山上，中國(guó)科學(xué)院高能所在這里建造了一所名叫“拉索（LHAASO）”的高海拔宇宙線觀測(cè)站。這張匍匐在海拔4410米世界屋脊上的巨網(wǎng)，正晝夜不息地捕捉無(wú)數(shù)“天外來(lái)客”——宇宙線。

星空下的“拉索（LHAASO）”

這是世界上最大、最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)裝置。2022年，“拉索”曾在完整地記錄了下一顆比太陽(yáng)還重20倍的“超級(jí)太陽(yáng)”——大質(zhì)量恒星坍縮爆炸的全過(guò)程。

幾百秒內(nèi)，6萬(wàn)多個(gè)高能光子被載入精確能譜。通過(guò)觀察這場(chǎng)千年一遇、史上最絢爛的“宇宙煙花”，“拉索”是地球上唯一一個(gè)對(duì)TeV伽馬射線沒(méi)有“失明”的探測(cè)器，幫助人類補(bǔ)足了萬(wàn)億電子伏特余輝光變曲線上長(zhǎng)期缺失的一塊拼圖。

在北京懷柔，中國(guó)科學(xué)院高能所同樣也建造了大科學(xué)裝置——高能同步輻射光源（HEPS, High Energy Photon Source）。

高能電子束在這里被環(huán)形加速器加速至近光速，然后沿著軌道切線方向釋放出穩(wěn)定且高能量、高亮度的強(qiáng)電磁輻射——同步輻射光，然后通過(guò)散射、衍射和吸收，便可傳遞極為豐富的微觀結(jié)構(gòu)信息。

要知道，迄今為止，世界上70%的已知生物大分子結(jié)構(gòu)，都是借助同步輻射光探測(cè)而來(lái)的。

HEPS這座外觀形似放大鏡的大科學(xué)裝置，可發(fā)射亮度比太陽(yáng)還要高1萬(wàn)億倍的光束。這將是中國(guó)擁有的第一臺(tái)，也是世界亮度最高的第四代同步輻射光源，與美國(guó)APS、歐洲ESRF、日本SPring-8、德國(guó)PETRA-III一起，構(gòu)成世界五大高能量同步輻射光源，繼續(xù)幫助人類揭開(kāi)微觀世界的隱秘與偉大。

高能同步輻射光源（HEPS）

但是，就在寫(xiě)這首《天問(wèn)》時(shí)，高能物理領(lǐng)域的大科學(xué)裝置們會(huì)不約而同遇到一個(gè)挑戰(zhàn)。這挑戰(zhàn)并不來(lái)自于黑洞與群星，而是來(lái)自數(shù)字世界。

大科學(xué)裝置需要穿越三次“洪潮”，才可能直抵科學(xué)的真相。

第一次洪潮來(lái)自天文觀測(cè)，是必須克服的星體洪潮；第二次來(lái)自物理世界，是進(jìn)行粒子研究時(shí)的微觀洪潮。第三次則是在留存與運(yùn)用這些數(shù)據(jù)時(shí)，無(wú)法規(guī)避的數(shù)據(jù)洪潮。

“拉索（LHAASO）”項(xiàng)目中數(shù)千個(gè)探測(cè)器陣列

“拉索”項(xiàng)目中，1188座繆子探測(cè)器、5216個(gè)電磁粒子探測(cè)器、18臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡與78000平米的水切倫科夫探測(cè)器陣列互相配合，捕捉每一位像下雨一樣降臨的粒子。

這套空前龐大且精密的先進(jìn)組合，也成功突破了過(guò)去科學(xué)家無(wú)法月夜觀測(cè)的局限。

這些獲取而來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)集，將在站小型數(shù)據(jù)中心進(jìn)行快速處理與短期存儲(chǔ)，然后將結(jié)果傳輸至位于北京的大型數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行大規(guī)模作業(yè)與聯(lián)合分析。

再譬如，在一次粒子研究中，會(huì)以高精度探測(cè)器以二進(jìn)制格式記錄下所有信號(hào)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)將這些寶貴的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成蒙特卡羅模擬數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行事例重建，從而分析出相關(guān)的物理信息，如動(dòng)量、對(duì)撞定點(diǎn)等。

僅微觀世界中一次輕微的碰撞，便會(huì)引發(fā)現(xiàn)實(shí)數(shù)字世界中上千個(gè)文件、500TB數(shù)據(jù)的巨震。

數(shù)據(jù)量巨大加之長(zhǎng)期保存、開(kāi)放共享的需求，已經(jīng)形成了巨大的數(shù)據(jù)壓力。前臺(tái)小文件隨機(jī)讀寫(xiě)、后臺(tái)大文件一寫(xiě)多讀的混合負(fù)載，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)很大。

而更進(jìn)一步的問(wèn)題是，數(shù)據(jù)散落在北京、東莞、成都、稻城，甚至需要國(guó)外的聯(lián)合單位聯(lián)合分析，這樣跨域的海量數(shù)據(jù)管理，也是一大難題。

盡管艱巨如此，但人類對(duì)宇宙真相的追問(wèn)，從沒(méi)有停滯在任何一個(gè)臺(tái)階前。

事實(shí)上，一切先進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的背后，都離不開(kāi)海量數(shù)據(jù)。面對(duì)年增20PB以上的巨量數(shù)據(jù)，中國(guó)科學(xué)院高能所選擇與華為合作，為大科學(xué)裝置采用底層數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施——華為OceanStor Pacific分布式存儲(chǔ)。

高能物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，需要高度自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)。而為了實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)更好應(yīng)用于科研場(chǎng)景，還需要搭配極強(qiáng)的數(shù)據(jù)編織能力。

而這些恰好是華為OceanStor Pacific全閃分布式存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)。基于此，中國(guó)科學(xué)院高能所與華為共同建設(shè)了一座科研數(shù)據(jù)湖，并開(kāi)展聯(lián)合的測(cè)試與調(diào)優(yōu)。

OceanStor Pacific采用先進(jìn)的閃存介質(zhì)，通過(guò)大容量SSD結(jié)合高密硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)30%的性能加速與空間節(jié)省，為相關(guān)研究數(shù)據(jù)的吞吐效率保駕護(hù)航。同時(shí)，雙方還共同實(shí)現(xiàn)了AI檢測(cè)的無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮算法，針對(duì)ROOT、HDF5等常見(jiàn)科學(xué)文件格式進(jìn)行有效壓縮，進(jìn)一步節(jié)省50%的存儲(chǔ)成本。

至此，數(shù)據(jù)洪潮就如過(guò)往所有未知一樣，最終化作人類前行路途上蹚過(guò)的小溪。

來(lái)自華為的OceanStor Pacific分布式存儲(chǔ)，也恰如其名字一般，以汪洋之勢(shì)海納數(shù)據(jù)、鐫刻文明的每一瞬痕跡。最終在中國(guó)科學(xué)院高能所的科研藍(lán)圖之上，化作為問(wèn)天的底氣。

從橫亙千古的《天問(wèn)》，到今天對(duì)行星與夸克的觀測(cè)，人類的好奇心從未改變。唯一變的，是科研工具與數(shù)字化技術(shù)的更迭。

于是，我們有幸能比古人更近一步，去追問(wèn)洪荒，去窺探無(wú)極。

冥昭瞢闇，就由我們來(lái)厘清一二。這份獨(dú)一無(wú)二的詩(shī)意，就獻(xiàn)給宇宙與終極吧。

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