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LIGO 的科学家们是如何使用 Python 语言的?

2016-2-15 13:32    收藏: 2    

LIGO的科学家们是如何使用Python语言的?

几天前,我们介绍了一个可以分析引力波数据的Python包——GWPY,这个包整理自发现引力波的科研机构LIGO。但是有的读者觉得我很能扯,居然能把引力波发现与Python联系在一起。但事实是,我说的一点也没错:Python在这次引力波大发现的过程中起到了非常重要的作用

在公布了引力波大发现之后,LIGO在国外知名网站Reddit发起了一个AMA(Ask Me Anything)问答互动活动。来自LIGO各地分支机构的科学家们在线回答网友的问题,其中就有网友问到了Python在科学界的作用和地位。LIGO科学家的回答充分支持了我上面的观点。

LIGO Reddit Ask Me Anything

LIGO在Reddit上发起的这个问答活动是周六(2月13日)开始的,按介绍活动会持续两天。由于LIGO其实是一个类似合作联盟的机构,它的团队成员来自全球各地,因此Reddit上共有5个来自LIGO的账号回答问题,分别是:

  • LIGO_WA:华盛顿州Hanford观测站的科学家
  • LIGO_LA:路易斯安那州Livingston观测站的科学家
  • EGO_VIRGO:在意大利研究VIRGO观测器的科学家
  • LIGO_Instrumentation:负责建造、管理引力波监测设备的科学家
  • LIGO_Astrophysics:负责对监测数据进行天体物理学解释和分析的科学家

有关Python问题的回答就来自最后两个账号,即负责管理监测设备和分析监测数据的科学家们。

LIGO Instrumentation

据负责管理引力波监测设备的科学家介绍,他们使用Python语言对大部分监测设备进行自动化管理。为了确保这些设备处于最佳的敏感度,科学家要执行很多个控制循环control loops,可是又不能同时启动。这些控制步骤必须要按照正确的步骤,一步一步进行,程序非常复杂,还要考虑反馈增益feedback gains等因素。因此,他们使用Python编写了一个软件来进行自动化处理。这仅仅是众多自动化操作中的一个。

还有一个回答提到,负责监听引力波的主要数据分析管道pipelines之一,就是运行在Python环境上。

LIGO Astrophysics

LIGO负责数据分析的科学家认为,Python在科学界发挥着极其重要的作用。LIGO使用的许多分析工具都是用Python开发的,而且这次引力波大发现最终的统计显著性final significance就是用这些工具计算得出。

LIGO介绍这次发现的论文中,几乎所有的图表都是用Python绘制的。其中,大家在媒体报道中看到的下面这幅图,也是使用Python绘制而成(具体来说是matplotlib库)。

引力波大发现数据图

可以说,Python已经成为LIGO科学家日常使用的主要编程语言。

LIGO 都开发了哪些Python库?

除了之前介绍的GWPY,LIGO还开发了下面的Python库。

另外,LIGO已经在网站上公开了这次发现的相关数据,供其他科学家研究分析,并且提供了详细的数据分析教程

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