近期，中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)和西南林業(yè)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于壓縮新真空太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡 (NVST) 光譜數(shù)據(jù)的新方法，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸方面的問(wèn)題提供了一種有效的解決方案。研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《太陽(yáng)物理學(xué)》（Solar Physics）上。

NVST 產(chǎn)生大量光譜數(shù)據(jù)，給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高效數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。以往的方法，如主成分分析 (PCA)，只能實(shí)現(xiàn)有限的壓縮比，并在重建數(shù)據(jù)中引入明顯的失真。這種新方法顯著改變了這一點(diǎn)。

研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于卷積變分自動(dòng)編碼器 (VAE) 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，用于有效壓縮 Ca II (8542 ?) 光譜數(shù)據(jù)。這種新方法實(shí)現(xiàn)了顯著更高的壓縮比——高達(dá) 107，同時(shí)保持了數(shù)據(jù)的完整性。這比 PCA 方法的壓縮比（約 30）有了大幅提升。VAE 方法將原始數(shù)據(jù)和解壓縮數(shù)據(jù)之間的誤差控制在原始數(shù)據(jù)的固有誤差范圍內(nèi)，確保了壓縮數(shù)據(jù)的科學(xué)有效性。

撫仙湖太陽(yáng)觀測(cè)和研究基地的太陽(yáng)物理學(xué)者認(rèn)為：“VAE?方法的穩(wěn)定性尤為令人印象深刻。即使在壓縮比達(dá)到?107?的情況下，多普勒速度的誤差仍低于?5 km/s，這對(duì)太陽(yáng)物理學(xué)研究至關(guān)重要。”

改進(jìn)后的壓縮技術(shù)可顯著提供更高效的NVST 數(shù)據(jù)傳輸和共享。該方法也有望為其他面臨相似數(shù)據(jù)傳輸挑戰(zhàn)的太陽(yáng)觀測(cè)數(shù)據(jù)提供有效的解決方案，從而促進(jìn)科學(xué)界更廣泛的數(shù)據(jù)共享。

該研究在國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目、云南基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、云南興滇人才項(xiàng)目和云南創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助下完成。

論文鏈接

左圖：基于VAE壓縮的光譜數(shù)據(jù)（壓縮比：30、58、107和183）重建的多普勒?qǐng)D像。右圖：左圖多普勒?qǐng)D像與原始光譜數(shù)據(jù)生成的多普勒?qǐng)D像之間的差異圖像。