ABOUT THE SPEAKER
Andrew Connolly - Astronomer
Andrew Connolly is helping to build the Large Synoptic Survey Telescope -- as well as tools to handle the massive datasets it will send our way.

Why you should listen
Andrew Connolly's research focuses on understanding the evolution of our universe, by studying how structure forms and evolves on small and large scales -- from the search for asteroids to the clustering of distant galaxies. He's a ten-year veteran of the Large Synoptic Sky Survey, and is now prepping for the unprecedented data streams we could expect from the under-construction Large Synoptic Survey Telescope.
 
Set on an 8,800-foot peak in northern Chile, the LSST will have an 8.4-meter primary mirror, a 10-square-degree field of view and a 3.2 gigapixel camera. It will survey half the sky every three nights, creating about 100 terabytes of data every week. Astronomers, Connolly suggests, will need wholly new tools to wrangle this amount of data -- so he has been helping bring together computer scientists, statisticians and astronomers to develop scalable algorithms for processing massive data streams.
 
On sabbatical from the University of Washington, Connolly led the development of Google Sky, and he's now working with Microsoft to develop affordable digital planetariums.
More profile about the speaker
Andrew Connolly | Speaker | TED.com
TED2014

Andrew Connolly: What's the next window into our universe?

安德魯·康諾利: 探索深邃宇宙的下一個窗口

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大數據無處不在——即便是浩瀚蒼穹亦然如此。在本次說明性演講中,天文學家安德魯·康諾利闡述了當前搜集宇宙海量數據所使用的方法,由此記錄著宇宙瞬息萬變的進程。科學家們為何能大規模地捕集如此多不勝數的圖片?這還得從巨型天文望遠鏡說起.....
- Astronomer
Andrew Connolly is helping to build the Large Synoptic Survey Telescope -- as well as tools to handle the massive datasets it will send our way. Full bio

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00:13
So in 1781, an English英語 composer作曲家,
0
1119
3471
1781 年,一位英國作家、
工程師兼天文學家
00:16
technologist技術專家 and astronomer天文學家 called William威廉 Herschel赫歇爾
1
4590
3139
名叫威廉•赫歇爾,
00:19
noticed注意到 an object目的 on the sky天空 that
2
7729
1743
在浩瀚的夜空中觀測到一個天體,
00:21
didn't quite相當 move移動 the way the rest休息 of the stars明星 did.
3
9472
2868
其運行方式與其他恒星大相徑庭。
00:24
And Herschel's赫歇爾 recognition承認
that something was different不同,
4
12340
3094
赫歇爾覺得這個天體不同尋常,
00:27
that something wasn't quite相當 right,
5
15434
1867
有些不太對勁,
00:29
was the discovery發現 of a planet行星,
6
17301
1822
事實上他發現的是一顆行星,
00:31
the planet行星 Uranus天王星,
7
19123
2077
也就是我們熟知的天王星。
00:33
a name名稱 that has entertained封盤
8
21200
1355
天王星這個名字
00:34
countless無數 generations of children孩子,
9
22555
3160
讓一代又一代年輕人興趣盎然,
00:37
but a planet行星 that overnight過夜
10
25715
2335
然而,這顆高懸於天際的行星
00:40
doubled翻倍 the size尺寸 of our known已知 solar太陽能 system系統.
11
28050
2616
一經發現便讓人類已知的
太陽系範圍整整擴大了一倍。
00:42
Just last month, NASANASA announced公佈 the discovery發現
12
30666
1855
就在上個月,美國太空總署 (NASA)
宣佈其又發現了
00:44
of 517 new planets行星
13
32521
2329
517 顆環繞近地恒星
00:46
in orbit軌道 around nearby附近 stars明星,
14
34850
2126
運行的行星,
00:48
almost幾乎 doubling加倍 overnight過夜 the number of planets行星
15
36976
2251
幾乎在一夜間使銀河系中
00:51
we know about within our galaxy星系.
16
39227
2598
已知的行星數量翻了一倍。
00:53
So astronomy天文學 is constantly經常 being存在 transformed改造 by this
17
41825
2632
人類收集的資料資訊
為天文學的不斷進步
00:56
capacity容量 to collect蒐集 data數據,
18
44457
2138
注入了源源不斷的動力,
00:58
and with data數據 almost幾乎 doubling加倍 every一切 year,
19
46595
2545
而這些資料資訊幾乎
以每年翻一倍的速度增長,
01:01
within the next下一個 two decades幾十年, me may可能 even
20
49140
1808
未來二十年內,人類甚至可以
01:02
reach達到 the point for the first time in history歷史
21
50948
2318
首次實現有史以來的一個夢想:
01:05
where we've我們已經 discovered發現 the majority多數 of the galaxies星系
22
53266
2854
探索浩瀚宇宙中
01:08
within the universe宇宙.
23
56120
1724
的大部分星系。
01:09
But as we enter輸入 this era時代 of big data數據,
24
57844
2284
但是,人類開闢的是一個大資料資訊的時代,
01:12
what we're beginning開始 to find is there's a difference區別
25
60128
1980
我們開始探究的是
01:14
between之間 more data數據 being存在 just better
26
62108
3161
資料資訊越多越好
01:17
and more data數據 being存在 different不同,
27
65269
1980
與資料資訊越多差別越大,
兩者之間有何差異,
01:19
capable of changing改變 the questions問題 we want to ask,
28
67249
2891
這足以改變我們想問的一些問題,
01:22
and this difference區別 is not about
how much data數據 we collect蒐集,
29
70140
3320
這個差異並不在於我們收集多少資料資訊,
01:25
it's whether是否 those data數據 open打開 new windows視窗
30
73460
1689
而是,那些資料資訊是否可以
為人類開啟一扇通往深邃宇宙的窗戶,
01:27
into our universe宇宙,
31
75149
1378
01:28
whether是否 they change更改 the way we view視圖 the sky天空.
32
76527
2885
那些資料資訊是否有助於
改變人類對觀測天空的方式。
01:31
So what is the next下一個 window窗口 into our universe宇宙?
33
79412
3439
下一扇通往宇宙的窗戶會有何奧秘呢?
01:34
What is the next下一個 chapter章節 for astronomy天文學?
34
82851
2791
人類將如何譜寫天文學的下一個篇章?
01:37
Well, I'm going to show顯示 you some
of the tools工具 and the technologies技術
35
85642
2655
好,我會向諸位介紹一下
01:40
that we're going to develop發展 over the next下一個 decade,
36
88297
2564
未來十年內人類將開發的一些工具與技術,
01:42
and how these technologies技術,
37
90861
1473
這些先進技術,連同人類
01:44
together一起 with the smart聰明 use of data數據,
38
92334
1868
在運用資料資訊上展現的聰明才智,
01:46
may可能 once一旦 again transform轉變 astronomy天文學
39
94202
2970
將再一次開啟一扇通往宇宙的窗戶
01:49
by opening開盤 up a window窗口 into our universe宇宙,
40
97172
2047
使天文學發生革命性的變化,
01:51
the window窗口 of time.
41
99219
1781
時間之窗。
01:53
Why time? Well, time is about origins起源,
42
101000
2584
為什麼是時間?好,時間與起源
01:55
and it's about evolution演化.
43
103584
1890
和進化息息相關。
01:57
The origins起源 of our solar太陽能 system系統,
44
105474
1496
太陽系的起源、
01:58
how our solar太陽能 system系統 came來了 into being存在,
45
106970
2204
太陽系是如何形成的、
02:01
is it unusual異常 or special特別 in any way?
46
109174
3409
有什麼不同尋常或獨特之處嗎?
02:04
About the evolution演化 of our universe宇宙.
47
112583
1991
關於宇宙的演化。
02:06
Why our universe宇宙 is continuing繼續 to expand擴大,
48
114574
3006
為什麼宇宙處於不斷的膨脹中?
02:09
and what is this mysterious神秘 dark黑暗 energy能源
49
117580
1933
促使宇宙膨脹的
02:11
that drives驅動器 that expansion擴張?
50
119513
2615
神秘暗能量是什麼呢?
02:14
But first, I want to show顯示 you how technology技術
51
122128
2764
首先,我要向諸位介紹科學技術
02:16
is going to change更改 the way we view視圖 the sky天空.
52
124892
2771
將有望改變人類對觀測天空的方式。
02:19
So imagine想像 if you were sitting坐在
53
127663
1507
不妨設想一下,如果你在
02:21
in the mountains of northern北方 Chile智利
54
129170
2092
智利北部山區
02:23
looking out to the west西
55
131262
1407
仰望西天,
02:24
towards the Pacific和平的 Ocean海洋
56
132669
2048
面向太平洋方向,
02:26
a few少數 hours小時 before sunrise日出.
57
134717
2564
就在日出前幾個小時。
02:29
This is the view視圖 of the night sky天空 that you would see,
58
137281
3237
這便是你將親眼目睹的夜空,
02:32
and it's a beautiful美麗 view視圖,
59
140518
1671
景色美麗動人,
02:34
with the Milky乳白色 Way just peeking偷看 out over the horizon地平線.
60
142189
2913
銀河懸掛於天際。
02:37
but it's also a static靜態的 view視圖,
61
145102
2160
但眼前是一幅靜止的美景,
02:39
and in many許多 ways方法, this is the
way we think of our universe宇宙:
62
147262
2758
而很多時候這也正是
我們腦海中勾勒出的宇宙:
02:42
eternal永恆 and unchanging不變.
63
150020
2394
永恆不滅且一成不變。
02:44
But the universe宇宙 is anything but static靜態的.
64
152414
1991
但宇宙絕不是靜止的。
02:46
It constantly經常 changes變化 on timescales時間表 of seconds
65
154405
2531
宇宙處於永恆的變化中,
變化時間各不相同
有短短幾秒,也有幾十億年。
02:48
to billions數十億 of years年份.
66
156936
1845
02:50
Galaxies星系 merge合併, they collide碰撞
67
158781
1744
不同的星系
02:52
at hundreds數以百計 of thousands數千 of miles英里 per hour小時.
68
160525
2655
在以幾十萬英里的時速融合、碰撞。
02:55
Stars明星 are born天生, they die,
69
163180
2070
恒星不斷誕生,也不斷消亡,
02:57
they explode爆炸 in these extravagant displays顯示器.
70
165250
3150
這些絢麗多彩的畫面展示了恒星的爆炸。
03:00
In fact事實, if we could go back
71
168400
1270
事實上,如果可以回到
03:01
to our tranquil寧靜 skies天空 above以上 Chile智利,
72
169670
2599
智利遙望寧靜的夜空,
03:04
and we allow允許 time to move移動 forward前鋒
73
172269
2465
我們讓時間長河向前流淌
03:06
to see how the sky天空 might威力 change更改 over the next下一個 year,
74
174734
4393
一覽未來十年的天空,
會呈現出什麼模樣,
03:11
the pulsations脈動 that you see
75
179127
2290
你會觀察到宇宙的脈動
03:13
are supernovae超新星, the final最後 remnants殘餘 of a dying垂死 star
76
181417
4409
正是超新星,恒星在消亡中留下的殘餘,
03:17
exploding爆炸, brightening增亮 and then fading衰退 from view視圖,
77
185826
3747
爆炸、發出耀眼的光芒,
然後逐漸消失在視野中,
03:21
each one of these supernovae超新星
78
189573
1890
任何一顆超新星
03:23
five billion十億 times the brightness亮度 of our sun太陽,
79
191463
3003
都比太陽亮上五十億倍,
03:26
so we can see them to great distances距離
80
194466
2340
因此,人類在相當遙遠的地方
就能發現它們的蹤跡
03:28
but only for a short amount of time.
81
196806
2496
但其光芒轉瞬即逝。
03:31
Ten supernova超新星 per second第二 explode爆炸 somewhere某處
82
199302
2577
宇宙中每一秒都會
有十顆超新星發生爆炸。
03:33
in our universe宇宙.
83
201879
1417
03:35
If we could hear it,
84
203296
1420
如果我們可以聽見爆炸聲,
03:36
it would be popping like a bag of popcorn爆米花.
85
204716
3699
會同一袋爆米花爆開的聲音一樣。
03:40
Now, if we fade褪色 out the supernovae超新星,
86
208415
3127
超新星的光芒逐漸暗淡,
03:43
it's not just brightness亮度 that changes變化.
87
211542
3229
這不只是亮度的變化。
03:46
Our sky天空 is in constant不變 motion運動.
88
214771
2339
天空處於永恆的運動之中。
03:49
This swarm一群 of objects對象 you
see streaming across橫過 the sky天空
89
217110
3170
你會看到大量天體源源不斷地掠過天空
03:52
are asteroids小行星 as they orbit軌道 our sun太陽,
90
220280
2658
這些是環繞太陽運行的小行星,
03:54
and it's these changes變化 and the motion運動
91
222938
1972
正是這些變化與運動
03:56
and it's the dynamics動力學 of the system系統
92
224910
2324
以及天體系統的動態變化
03:59
that allow允許 us to build建立 our models楷模 for our universe宇宙,
93
227234
2373
讓我們得以創建宇宙的模型,
04:01
to predict預測 its future未來 and to explain說明 its past過去.
94
229607
4073
便於我們解讀過去,展望未來。
04:05
But the telescopes望遠鏡 we've我們已經 used over the last decade
95
233680
3094
然而,過去十年裡,我們使用的望遠鏡
04:08
are not designed設計 to capture捕獲 the data數據 at this scale規模.
96
236774
4015
其設計初衷並非用於
收集如此大規模的資料資訊。
04:12
The Hubble哈勃 Space空間 Telescope望遠鏡:
97
240789
1620
哈伯太空望遠鏡:
04:14
for the last 25 years年份 it's been producing生產
98
242409
2261
在過去二十五年內,
已為人類生成了部分宇宙深處
04:16
some of the most detailed詳細 views意見
99
244670
1961
04:18
of our distant遙遠 universe宇宙,
100
246631
1991
最生動具體的畫面,
04:20
but if you tried試著 to use the Hubble哈勃 to create創建 an image圖片
101
248622
2070
不過,若要使用哈伯太空望遠鏡
去還原一幅天空全景圖,
04:22
of the sky天空, it would take 13 million百萬 individual個人 images圖片,
102
250692
4578
則需要彙聚 1300 萬個獨立的景象,
04:27
about 120 years年份 to do this just once一旦.
103
255270
3712
即使一次也得歷時 120 年之久。
04:30
So this is driving主動 us to new technologies技術
104
258982
2261
面對這一形勢,我們必須開發新技術
04:33
and new telescopes望遠鏡,
105
261243
1847
並建造全新的望遠鏡,
04:35
telescopes望遠鏡 that can go faint
106
263090
1742
這些望遠鏡不僅觀測距離更遠,
04:36
to look at the distant遙遠 universe宇宙
107
264832
1553
讓人類深入宇宙腹地。
04:38
but also telescopes望遠鏡 that can go wide
108
266385
2681
而且觀測視野更寬,
04:41
to capture捕獲 the sky天空 as rapidly急速 as possible可能,
109
269066
2819
可迅速拍攝天空中的一舉一動,
04:43
telescopes望遠鏡 like the Large Synoptic概要的 Survey調查 Telescope望遠鏡,
110
271885
3561
像大口徑全景巡天望遠鏡之類的望遠鏡
04:47
or the LSSTLSST,
111
275446
1879
又稱為 LSST。
04:49
possibly或者 the most boring無聊 name名稱 ever
112
277325
2340
縱觀天文學歷史,
04:51
for one of the most fascinating迷人 experiments實驗
113
279665
1979
在所有最有趣的科學實驗中
04:53
in the history歷史 of astronomy天文學,
114
281644
1992
這個名稱算是最最無聊的,
04:55
in fact事實 proof證明, if you should need it,
115
283636
2214
事實上,你如果非得有個名稱,
04:57
that you should never allow允許
a scientist科學家 or an engineer工程師
116
285850
2668
那千萬別讓科學家或工程師來命名,
05:00
to name名稱 anything, not even your children孩子.
(Laughter笑聲)
117
288518
5831
甚至不要讓他們為你的孩子起名字。(笑聲)
05:06
We're building建造 the LSSTLSST.
118
294349
1465
LSST 工程已開工建設。
05:07
We expect期望 it to start開始 taking服用 data數據
by the end結束 of this decade.
119
295814
3381
有望於2020年年底前開始收集資料資訊。
05:11
I'm going to show顯示 you how we think
120
299195
1699
我將為諸位解讀一下我們的思維方式
05:12
it's going to transform轉變
our views意見 of the universe宇宙,
121
300894
3577
這將轉變我們對宇宙的認識,
05:16
because one image圖片 from the LSSTLSST
122
304471
2374
因為 LSST 拍攝的每個圖像
05:18
is equivalent當量 to 3,000 images圖片
123
306845
2385
相當於哈伯太空望遠鏡拍攝的 3000 個圖像,
05:21
from the Hubble哈勃 Space空間 Telescope望遠鏡,
124
309230
2126
05:23
each image圖片 three and a half degrees on the sky天空,
125
311356
3138
LSST 的每個圖像覆蓋了天空中 3.5 度的區域,
05:26
seven times the width寬度 of the full充分 moon月亮.
126
314494
2776
相當於七個滿月的寬度。
05:29
Well, how do you capture捕獲 an image圖片 at this scale規模?
127
317270
2309
如何拍攝這麼大的圖像呢?
05:31
Well, you build建立 the largest最大 digital數字 camera相機 in history歷史,
128
319579
4151
那就得製造有史以來最大的數位相機,
05:35
using運用 the same相同 technology技術 you find
in the cameras相機 in your cell細胞 phone電話
129
323730
3161
採用的技術與你的手機鏡頭
05:38
or in the digital數字 cameras相機 you
can buy購買 in the High Street,
130
326891
3791
或在大街上購買的數位相機
採用的技術完全相同,
05:42
but now at a scale規模 that is five and a half feet across橫過,
131
330682
3120
而眼下這個數位相機的鏡頭
足足寬5.5英尺,
05:45
about the size尺寸 of a Volkswagen大眾汽車 Beetle甲蟲,
132
333802
2408
相當於一輛福斯金龜車的長度,
05:48
where one image圖片 is three billion十億 pixels像素.
133
336210
2958
這個鏡頭拍攝的每個圖像
有30億個圖元。
05:51
So if you wanted to look at an image圖片
134
339168
1338
因此,如果你想一睹
LSST 全解析度圖像的風采,
05:52
in its full充分 resolution解析度, just a single LSSTLSST image圖片,
135
340506
3229
哪怕只是一個圖像,
05:55
it would take about 1,500
high-definition高清 TV電視 screens屏幕.
136
343735
4725
也得用 1500 個高清電視螢幕。
06:00
And this camera相機 will image圖片 the sky天空,
137
348460
2778
這台相機將用於拍攝天空的全景,
06:03
taking服用 a new picture圖片 every一切 20 seconds,
138
351238
3038
每隔 20 秒鐘拍攝一張照片,
06:06
constantly經常 scanning掃描 the sky天空
139
354276
2188
永不停息地掃描天空。
06:08
so every一切 three nights, we'll get a completely全然 new view視圖
140
356464
2825
這樣只要三個夜晚,
我們就能掃描一次天空,
06:11
of the skies天空 above以上 Chile智利.
141
359289
2383
重新繪製一幅智利上空的天空全景圖。
06:13
Over the mission任務 lifetime一生 of this telescope望遠鏡,
142
361672
2835
這台望遠鏡會在其生命週期內
06:16
it will detect檢測 40 billion十億 stars明星 and galaxies星系,
143
364507
3352
探測 400 億恒星與星系,
06:19
and that will be for the first time
144
367859
1500
這也會是我們首次
06:21
we'll have detected檢測 more objects對象 in our universe宇宙
145
369359
2775
能探索的宇宙天體數量
06:24
than people on the Earth地球.
146
372134
2689
超過地球上的人口數。
06:26
Now, we can talk about this
147
374823
1215
目前,我們可以按
06:28
in terms條款 of terabytes兆兆字節 and petabytes拍字節
148
376038
2362
百萬位元組與十億位元組,
通過研究數十億個天體
06:30
and billions數十億 of objects對象,
149
378400
1519
來解讀宇宙,
06:31
but a way to get a sense of the amount of data數據
150
379919
1748
但如果想要親身感受一下
06:33
that will come off this camera相機
151
381667
1899
這款相機收集的訊息量,
06:35
is that it's like playing播放 every一切 TEDTED Talk ever recorded記錄
152
383566
4731
好比同時播放已錄製的每一個 TED 演講,
06:40
simultaneously同時, 24 hours小時 a day,
153
388297
3073
一天二十四小時,
06:43
seven days a week, for 10 years年份.
154
391370
2858
一周七天不停地播放,可以長達連續十年。
06:46
And to process處理 this data數據 means手段
155
394228
2261
若要處理這些資料資訊,則如同
06:48
searching搜索 through通過 all of those talks會談
156
396489
1924
在所有訪談節目中搜索
06:50
for every一切 new idea理念 and every一切 new concept概念,
157
398413
2249
每一個全新的觀點與理念,
06:52
looking at each part部分 of the video視頻
158
400662
1856
關注影片中的每個細節。
06:54
to see how one frame may可能 have changed
159
402518
2025
查看每一幀內容
06:56
from the next下一個.
160
404543
1845
有何變化。
06:58
And this is changing改變 the way that we do science科學,
161
406388
2351
我們正在開闢一個科學研究的新紀元,
07:00
changing改變 the way that we do astronomy天文學,
162
408739
2255
顛覆天文學研究的傳統模式,
07:02
to a place地點 where software軟件 and algorithms算法
163
410994
2256
在全新的模式下人們
將運用軟體技術與演算法則
07:05
have to mine through通過 this data數據,
164
413250
1868
挖掘隱藏在資料資訊中的無窮奧秘,
07:07
where the software軟件 is as critical危急 to the science科學
165
415118
3206
屆時軟體技術對科學研究至關重要,
07:10
as the telescopes望遠鏡 and the
cameras相機 that we've我們已經 built內置.
166
418324
4027
其重要性並不亞於這些
尚未問世的望遠鏡與相機。
07:14
Now, thousands數千 of discoveries發現
167
422351
2587
目前,這個專案將為人類
07:16
will come from this project項目,
168
424938
1935
開啟成千上萬的探索發現之門,
07:18
but I'm just going to tell you about two
169
426873
1451
但我今天只向諸位講述
07:20
of the ideas思路 about origins起源 and evolution演化
170
428324
2363
有關起源與進化的兩個理念
07:22
that may可能 be transformed改造 by our access訪問
171
430687
2253
這兩個理念也會隨著人們
07:24
to data數據 at this scale規模.
172
432940
2561
對大規模資料資訊的研究而不斷發展。
07:27
In the last five years年份, NASANASA has discovered發現
173
435501
2385
過去五年內,NASA 已在近地恒星
07:29
over 1,000 planetary行星 systems系統
174
437886
2261
附近發現了 1000 多個行星系,
07:32
around nearby附近 stars明星,
175
440147
2093
07:34
but the systems系統 we're finding發現
176
442240
1930
但我們力求探尋的這些行星系
07:36
aren't much like our own擁有 solar太陽能 system系統,
177
444170
2490
並不十分類似於我們的太陽系。
07:38
and one of the questions問題 we face面對 is
178
446660
1575
我們面臨的一個問題是
07:40
is it just that we haven't沒有 been looking hard enough足夠
179
448235
2318
究竟是人類對宇宙的觀測還不夠全面,
07:42
or is there something special特別 or unusual異常
180
450553
1766
還是我們太陽系的起源
07:44
about how our solar太陽能 system系統 formed形成?
181
452319
2418
本來就與眾不同?
07:46
And if we want to answer回答 that question,
182
454737
2262
如果我們要解答這一問題,
07:48
we have to know and understand理解
183
456999
1439
就得深入瞭解
07:50
the history歷史 of our solar太陽能 system系統 in detail詳情,
184
458438
2836
太陽系的前世與今生,
07:53
and it's the details細節 that are crucial關鍵.
185
461274
2137
這些具體資訊十分重要。
07:55
So now, if we look back at the sky天空,
186
463411
3666
因此,時下當我們仰望星空,
07:59
at our asteroids小行星 that were streaming across橫過 the sky天空,
187
467077
3551
無數小行星掠過天際,
08:02
these asteroids小行星 are like the
debris廢墟 of our solar太陽能 system系統.
188
470628
4222
彷彿是太陽系中遺落的殘骸。
08:06
The positions位置 of the asteroids小行星
189
474850
2008
小行星所處的位置
08:08
are like a fingerprint指紋 of an earlier time
190
476858
2137
就像海王星與木星早期運行軌道,
08:10
when the orbits軌道 of Neptune海王星 and Jupiter木星
191
478995
1980
離太陽更近的時候在
08:12
were much closer接近 to the sun太陽,
192
480975
1895
宇宙中留下的指紋,
08:14
and as these giant巨人 planets行星 migrated遷移
through通過 our solar太陽能 system系統,
193
482870
3453
這些體積巨大的行星在太陽系中遷徙,
08:18
they were scattering散射 the asteroids小行星 in their wake喚醒.
194
486323
3330
一路遺落不計其數的小行星。
08:21
So studying研究 the asteroids小行星
195
489653
1306
因此,探究小行星就像
08:22
is like performing執行 forensics取證,
196
490959
2121
在進行法醫鑒定,
08:25
performing執行 forensics取證 on our solar太陽能 system系統,
197
493080
2558
對整個太陽系的法醫鑒定。
08:27
but to do this, we need distance距離,
198
495638
2702
但為此,我們需要距離,
08:30
and we get the distance距離 from the motion運動,
199
498340
2079
通過天體的運行,可以得知距離,
08:32
and we get the motion運動 because of our access訪問 to time.
200
500419
4547
而由於對時間掌握,
我們才瞭解了天體的運行。
08:36
So what does this tell us?
201
504966
1702
我們可以從中得到什麼啟示呢?
08:38
Well, if you look at the little yellow黃色 asteroids小行星
202
506668
2227
你是否注意到一些黃色小行星
08:40
flitting飛來飛去 across橫過 the screen屏幕,
203
508895
2273
匆匆掠過螢幕,
08:43
these are the asteroids小行星 that are moving移動 fastest最快的,
204
511168
2430
這些小行星的運行速度很快,
08:45
because they're closest最近的 to us, closest最近的 to Earth地球.
205
513598
3341
是因為它們距離地球最近。
08:48
These are the asteroids小行星 we may可能 one day
206
516939
1507
有朝一日人類或許會派
太空船造訪這些行星
08:50
send發送 spacecraft宇宙飛船 to, to mine them for minerals礦物質,
207
518446
3398
開發上面的礦產資源,
08:53
but they're also the asteroids小行星 that may可能 one day
208
521844
2002
但這些小行星或許會在未來的某一天
08:55
impact碰撞 the Earth地球,
209
523846
1665
撞擊地球,
08:57
like happened發生 60 million百萬 years年份 ago
210
525511
1291
就像 6000 萬年前的那次撞擊
08:58
with the extinction滅絕 of the dinosaurs恐龍,
211
526802
2635
造成了恐龍的滅絕,
09:01
or just at the beginning開始 of the last century世紀,
212
529437
1822
也像上世紀初葉
09:03
when an asteroid小行星 wiped out
213
531259
1332
一顆小行星徑直墜落於西伯利亞,
09:04
almost幾乎 1,000 square廣場 miles英里 of Siberian西伯利亞 forest森林,
214
532591
3589
1000 平方英里的森林頓時化為烏有,
09:08
or even just last year, as one burnt up over Russia俄國,
215
536180
3088
甚至就在去年,有一顆小行星
在俄羅斯上空的大氣層內燒毀,
09:11
releasing釋放 the energy能源 of a small nuclear bomb炸彈.
216
539268
3612
釋放的能量相當於一個小型核彈。
09:14
So studying研究 the forensics取證 of our solar太陽能 system系統
217
542880
3622
因此,對太陽系進行法醫鑒定
09:18
doesn't just tell us about the past過去,
218
546502
2058
不只能讓我們瞭解過去,
09:20
it can also predict預測 the future未來,
including包含 our future未來.
219
548560
3811
更可以展望未來,包括人類自身的未來。
09:26
Now when we get distance距離,
220
554771
1968
眼下只要我們得知距離,
09:28
we get to see the asteroids小行星
in their natural自然 habitat棲息地,
221
556739
3589
就能觀察到小行星以其自然的方式,
09:32
in orbit軌道 around the sun太陽.
222
560328
1322
環繞太陽運行。
09:33
So every一切 point in this visualization可視化 that you can see
223
561650
2907
所以,諸位在這幅景象中
看到的每一個亮點
09:36
is a real真實 asteroid小行星.
224
564557
2763
都是一顆真實的小行星。
09:39
Its orbit軌道 has been calculated計算
from its motion運動 across橫過 the sky天空.
225
567320
4010
憑藉這顆小行星在空中的運行狀況,
就能計算出其運行軌跡。
09:43
The colors顏色 reflect反映 the composition組成 of these asteroids小行星,
226
571330
3341
這些小行星的顏色顯示了其組成物質,
09:46
dry and stony in the center中央,
227
574671
2137
中心部分是乾燥的岩石,
09:48
water-rich富水 and primitive原始 towards the edge邊緣,
228
576808
2587
而表面卻粗糙不平,富含水分,
09:51
water-rich富水 asteroids小行星 which哪一個 may可能 have seeded播種
229
579395
2284
含水量較高的小新星上可能會有
09:53
the oceans海洋 and the seas海域 that we find on our planet行星
230
581679
3451
和地球上一模一樣的海洋,
09:57
when they bombarded炮轟 the
Earth地球 at an earlier time.
231
585130
3206
地球上的海洋正是小行星
早年撞擊地球後留下的。
10:02
Because the LSSTLSST will be able能夠 to go faint
232
590127
2832
由於 LSST 不僅觀察視野更寬,
10:04
and not just wide,
233
592959
1698
而且探測距離更遠。
10:06
we will be able能夠 to see these asteroids小行星
234
594657
1808
我們將在遠離太陽系中心的區域
10:08
far beyond the inner part部分 of our solar太陽能 system系統,
235
596465
3187
一窺這些小行星的身影,
10:11
to asteroids小行星 beyond the
orbits軌道 of Neptune海王星 and Mars火星,
236
599652
3813
觀察木星與火星軌道之外的小行星,
10:15
to comets彗星 and asteroids小行星 that may可能 exist存在
237
603465
2261
跟蹤距離太陽
10:17
almost幾乎 a light year from our sun太陽.
238
605726
3230
幾乎一光年之遙的彗星與小行星。
10:20
And as we increase增加 the detail詳情 of this picture圖片,
239
608956
2609
我們會更加詳細地解讀這些照片
10:23
increasing增加 the detail詳情 by factors因素 of 10 to 100,
240
611565
3127
將解讀細節從 10 個提高到 100 個,
10:26
we will be able能夠 to answer回答 questions問題 such這樣 as,
241
614692
2430
就能找到一些問題的答案,例如
10:29
is there evidence證據 for planets行星
outside the orbit軌道 of Neptune海王星,
242
617122
3589
是否有證據顯示木星軌道之外還存在行星,
10:32
to find Earth-impacting地球影響 asteroids小行星
243
620711
2507
在可能撞擊地球的小行星威脅地球之前很久
10:35
long before they're a danger危險,
244
623218
2535
便鎖定它們的行蹤,
10:37
and to find out whether是否, maybe,
245
625753
1757
並解答太陽只有一個
10:39
our sun太陽 formed形成 on its own擁有 or in a cluster of stars明星,
246
627510
3180
還是宇宙中存在一大把這樣的恒星,
10:42
and maybe it's this sun's太陽 stellar恆星 siblings兄弟姐妹
247
630690
3082
或許正是太陽的姊妹星
10:45
that influenced影響 the formation編隊 of our solar太陽能 system系統,
248
633772
3442
對太陽系的形成產生了巨大的影響,
10:49
and maybe that's one of the reasons原因 why
solar太陽能 systems系統 like ours我們的 seem似乎 to be so rare罕見.
249
637214
5753
或許這正是太陽系在宇宙中
如此罕見的原因之一。
10:54
Now, distance距離 and changes變化 in our universe宇宙
250
642974
4562
宇宙中的距離與變化,
10:59
distance距離 equates相當於 to time,
251
647536
3859
距離等於時間,
11:03
as well as changes變化 on the sky天空.
252
651395
2059
以及天空中的變化。
11:05
Every一切 foot腳丫子 of distance距離 you look away,
253
653454
2790
你的目光每延伸一英尺
11:08
or every一切 foot腳丫子 of distance距離 an object目的 is away,
254
656244
2485
或某一個天體運行每一英尺,
11:10
you're looking back about a
billionth十億 of a second第二 in time,
255
658729
3589
其實在諸位眼睛中留下的景象
是之前十億分之一秒發生的事情,
11:14
and this idea理念 or this notion概念 of looking back in time
256
662318
2613
眺望宇宙就是眺望過去的時光
11:16
has revolutionized革命性 our ideas思路 about the universe宇宙,
257
664931
2631
這個觀點或概念讓我們
對宇宙的認識發生了革命性的變化,
11:19
not once一旦 but multiple times.
258
667562
2280
這種變化不止一次,而是多次。
11:21
The first time was in 1929,
259
669842
2812
第一次發生在 1929 年,
11:24
when an astronomer天文學家 called Edwin埃德溫 Hubble哈勃
260
672654
2092
一位名叫愛德文·哈伯的天文學家
11:26
showed顯示 that the universe宇宙 was expanding擴大,
261
674746
2249
指出宇宙處在不斷的膨脹中,
11:28
leading領導 to the ideas思路 of the Big Bang.
262
676995
2713
形成了宇宙大爆炸觀點。
11:31
And the observations意見 were simple簡單:
263
679708
2582
觀察結果非常簡單:
11:34
just 24 galaxies星系
264
682290
2154
只有 24 個星系
11:36
and a hand-drawn手繪 picture圖片.
265
684444
3050
和一張手工繪製的圖片。
11:41
But just the idea理念 that the more distant遙遠 a galaxy星系,
266
689124
4660
但星系的距離越遠,
11:45
the faster更快 it was receding後退,
267
693784
2070
它遠離我們的速度就越快,
11:47
was enough足夠 to give rise上升 to modern現代 cosmology宇宙學.
268
695854
3419
這一觀點足以促成現代宇宙學的誕生。
11:51
A second第二 revolution革命 happened發生 70 years年份 later後來,
269
699273
2425
第二次革命發生在 70 年後,
11:53
when two groups of astronomers天文學家 showed顯示
270
701698
2072
兩組天文學家指出
11:55
that the universe宇宙 wasn't just expanding擴大,
271
703770
2433
宇宙不僅在不斷地膨脹,
11:58
it was accelerating加速,
272
706203
1325
而且正在加速膨脹。
11:59
a surprise like throwing投擲 up a ball into the sky天空
273
707528
3343
這個觀點令人驚訝,
好比將一個球拋到空中,
12:02
and finding發現 out the higher更高 that it gets得到,
274
710871
2812
你會發現這個球離地面越高,
12:05
the faster更快 it moves移動 away.
275
713683
1778
飛行的速度也越快。
12:07
And they showed顯示 this
276
715461
1509
他們展示研究結果的方法是
12:08
by measuring測量 the brightness亮度 of supernovae超新星,
277
716970
2405
通過測量超新星的亮度,
12:11
and how the brightness亮度 of the supernovae超新星
278
719375
1834
和超新星的亮度
12:13
got fainter暗淡 with distance距離.
279
721209
2171
如何隨著距離增加而不斷減弱。
12:15
And these observations意見 were more complex複雜.
280
723380
2453
這些觀察結果更加複雜。
12:17
They required需要 new technologies技術 and new telescopes望遠鏡,
281
725833
3014
於是新技術與全新的望遠鏡呼之欲出,
12:20
because the supernovae超新星 were in galaxies星系
282
728847
4050
由於超新星存在於一些星系中
12:24
that were 2,000 times more distant遙遠
283
732897
1958
而這些星系比哈伯望遠鏡
12:26
than the ones那些 used by Hubble哈勃.
284
734855
2688
拍攝到的星系還要遠 2000 倍。
12:29
And it took three years年份 to find just 42 supernovae超新星,
285
737543
5311
經過三年鍥而不捨的觀察,
只發現了 42 顆超新星,
12:34
because a supernova超新星 only explodes爆炸
286
742854
1754
由於一個星系中的超新星
12:36
once一旦 every一切 hundred years年份 within a galaxy星系.
287
744608
3082
幾百年中才爆炸一次。
12:39
Three years年份 to find 42 supernovae超新星
288
747690
2284
整整三年才發現了 42 顆超新星,
12:41
by searching搜索 through通過 tens of thousands數千 of galaxies星系.
289
749974
4019
搜索了成千上萬個星系。
12:45
And once一旦 they'd他們會 collected their data數據,
290
753993
1851
收集了這些資料資訊,
12:47
this is what they found發現.
291
755844
3748
這是他們發現的。
12:51
Now, this may可能 not look impressive有聲有色,
292
759592
2711
這一研究成果可能看上去不起眼,
12:54
but this is what a revolution革命 in physics物理 looks容貌 like:
293
762303
4115
但可以堪稱物理學上的一次革命:
12:58
a line predicting預測 the brightness亮度 of a supernova超新星
294
766418
2430
這條直線預測距離地球
110 億光年之遙的超新星亮度,
13:00
11 billion十億 light years年份 away,
295
768848
2046
13:02
and a handful少數 of points that don't quite相當 fit適合 that line.
296
770894
3796
一些小點與這條直線並不十分吻合。
13:06
Small changes變化 give rise上升 to big consequences後果.
297
774690
4113
細微的變化往往會催生重大結果。
13:10
Small changes變化 allow允許 us to make discoveries發現,
298
778803
2948
細微的變化讓我們實現突破,探索發現,
13:13
like the planet行星 found發現 by Herschel赫歇爾.
299
781751
2823
就像赫歇爾當年發現天王星一樣。
13:16
Small changes變化 turn our understanding理解
300
784574
2272
細微的變化顛覆了
13:18
of the universe宇宙 on its head.
301
786846
2401
我們對浩瀚宇宙的理解。
13:21
So 42 supernovae超新星, slightly too faint,
302
789247
3464
因此,42 顆超新星,十分昏暗,
13:24
meaning含義 slightly further進一步 away,
303
792711
2009
可見其距離地球稍遠,
13:26
requiring要求 that a universe宇宙 must必須 not just be expanding擴大,
304
794720
3160
由此可推斷宇宙肯定不只是在膨脹,
13:29
but this expansion擴張 must必須 be accelerating加速,
305
797880
3330
而是在加速膨脹。
13:33
revealing揭示 a component零件 of our universe宇宙
306
801210
1946
揭示了宇宙的一個組成部分
13:35
which哪一個 we now call dark黑暗 energy能源,
307
803156
2486
就是我們目前所稱的暗能量,
13:37
a component零件 that drives驅動器 this expansion擴張
308
805642
2509
正是暗能量在加速宇宙的膨脹,
13:40
and makes品牌 up 68 percent百分 of the energy能源 budget預算
309
808151
3027
已知宇宙中的能量預計有68%為暗能量。
13:43
of our universe宇宙 today今天.
310
811178
2035
13:46
So what is the next下一個 revolution革命 likely容易 to be?
311
814751
3824
下一次革命可能會發生在哪個領域?
13:50
Well, what is dark黑暗 energy能源 and why does it exist存在?
312
818575
2719
暗能量是什麼,暗能量為什麼會存在?
13:53
Each of these lines shows節目 a different不同 model模型
313
821294
2328
每一條直線為我們展現了
一種不同的暗能量可能存在的模式
13:55
for what dark黑暗 energy能源 might威力 be,
314
823622
2843
13:58
showing展示 the properties性能 of dark黑暗 energy能源.
315
826465
2481
揭示了暗能量的各種屬性。
14:00
They all are consistent一貫 with the 42 points,
316
828946
3623
已發現的 42 個亮點完全符合這些屬性,
14:04
but the ideas思路 behind背後 these lines
317
832569
2227
但隱藏在這些直線背後的理念
14:06
are dramatically顯著 different不同.
318
834796
2103
則截然不同。
14:08
Some people think about a dark黑暗 energy能源
319
836899
2543
有人設想暗能量
14:11
that changes變化 with time,
320
839442
1458
隨著時間的流逝而變化,
14:12
or whether是否 the properties性能 of the dark黑暗 energy能源
321
840900
2288
或是暗能量的屬性是否不同,
14:15
are different不同 depending根據 on where you look on the sky天空.
322
843188
2756
取決於你觀察天空時所處的地點。
14:17
Others其他 make differences分歧 and changes變化
323
845944
1823
其他人則在亞原子的層面
14:19
to the physics物理 at the sub-atomic亞原子 level水平.
324
847767
3048
釐定物理學上的差異與變化。
14:22
Or, they look at large scales
325
850815
2790
或者,他們關注
14:25
and change更改 how gravity重力 and general一般 relativity相對論 work,
326
853605
3565
重力與廣義相對論作用的規模與變化,
14:29
or they say our universe宇宙 is just one of many許多,
327
857170
2791
或他們覺得我們的宇宙只是
這個神秘莫測的多元宇宙中的一部分而已,
14:31
part部分 of this mysterious神秘 multiverse多重宇宙,
328
859961
2598
14:34
but all of these ideas思路, all of these theories理論,
329
862559
3161
但是所有這些觀點、理論
14:37
amazing驚人 and admittedly固然 some of them a little crazy,
330
865720
3499
非常不可思議,毋庸置疑
其中一些稍稍有些瘋狂,
14:41
but all of them consistent一貫 with our 42 points.
331
869219
4027
但所有這些觀點與理論
都於我們發現的 42 個亮點相互印證。
14:45
So how can we hope希望 to make sense of this
332
873246
2182
因此,我們如何在未來十年內
14:47
over the next下一個 decade?
333
875428
2272
理解其中的奧秘?
14:49
Well, imagine想像 if I gave you a pair of dice骰子,
334
877700
3230
設想一下,如果給你兩個骰子,
14:52
and I said you wanted to see whether是否 those dice骰子
335
880930
1999
我問你如何知道這兩個骰子
14:54
were loaded or fair公平.
336
882929
1867
是不是被人做了手腳。
14:56
One roll of the dice骰子 would tell you very little,
337
884796
2934
只投一次骰子,你得不出什麼結論,
14:59
but the more times you rolled熱軋 them,
338
887730
1992
但多投幾次,
15:01
the more data數據 you collected,
339
889722
1922
積攢起數據,
15:03
the more confident信心 you would become成為,
340
891644
2172
就會對自己更有信心,
15:05
not just whether是否 they're loaded or fair公平,
341
893816
2603
不僅知道這些骰子
有沒有被人做過手腳,
15:08
but by how much, and in what way.
342
896419
3898
而且還知道做了多少手腳,
而且怎麼做的。
15:12
It took three years年份 to find just 42 supernovae超新星
343
900317
3802
我們歷時整整三年
才發現了 42 個超新星,
15:16
because the telescopes望遠鏡 that we built內置
344
904119
3047
因為我們已建造的望遠鏡
15:19
could only survey調查 a small part部分 of the sky天空.
345
907166
3693
只能探索天空中的很小一部分。
15:22
With the LSSTLSST, we get a completely全然 new view視圖
346
910859
2665
有了 LSST,每三個夜晚我們就可以觀察到
15:25
of the skies天空 above以上 Chile智利 every一切 three nights.
347
913524
3622
智利上空的一個全新景象。
15:29
In its first night of operation手術,
348
917146
2463
觀測的第一個夜晚,
15:31
it will find 10 times the number of supernovae超新星
349
919609
3150
發現的超新星的數量,
就會是當初發現暗能量時
15:34
used in the discovery發現 of dark黑暗 energy能源.
350
922759
3141
所用的超新星數量的整整十倍。
15:37
This will increase增加 by 1,000
351
925900
1809
最初的四個月內的觀測數字將提升 1000:
15:39
within the first four months個月:
352
927709
2493
15:42
1.5 million百萬 supernovae超新星 by the end結束 of its survey調查,
353
930202
4784
這次觀察後會發現 150 萬顆超新星,
15:46
each supernova超新星 a roll of the dice骰子,
354
934986
3185
每一顆超新星就像投一次骰子
15:50
each supernova超新星 testing測試 which哪一個 theories理論 of dark黑暗 energy能源
355
938171
3442
每一個超新星測試哪些暗能量理論吻合,
15:53
are consistent一貫, and which哪一個 ones那些 are not.
356
941613
4128
哪些不吻合。
15:57
And so, by combining結合 these supernova超新星 data數據
357
945741
3803
所以,這些超新星資料資訊會
16:01
with other measures措施 of cosmology宇宙學,
358
949544
2276
與宇宙學的其他措施相結合,
16:03
we'll progressively逐步 rule規則 out the different不同 ideas思路
359
951820
2890
我們會逐步篩除
不同的暗能量觀點與理論,
16:06
and theories理論 of dark黑暗 energy能源
360
954710
1976
16:08
until直到 hopefully希望 at the end結束 of this survey調查 around 2030,
361
956686
7142
此次觀察有望在 2030 年左右結束,
16:15
we would expect期望 to hopefully希望 see
362
963828
2614
我們希望屆時發現
16:18
a theory理論 for our universe宇宙,
363
966442
2142
一種宇宙理論,
16:20
a fundamental基本的 theory理論 for the physics物理 of our universe宇宙,
364
968584
2539
一種宇宙物理的基本理論
16:23
to gradually逐漸 emerge出現.
365
971123
2757
漸漸顯出雛形。
16:26
Now, in many許多 ways方法, the questions問題 that I posed構成
366
974950
2392
我在許多領域提出過一些問題
16:29
are in reality現實 the simplest簡單 of questions問題.
367
977342
4361
實際上都是最簡單的問題。
16:33
We may可能 not know the answers答案,
368
981703
1754
但答案至今無從知曉,
16:35
but we at least最小 know how to ask the questions問題.
369
983457
3852
但我們至少知道該如何提問。
16:39
But if looking through通過 tens of thousands數千 of galaxies星系
370
987309
3118
但是如果縱觀成千上萬個星系
16:42
revealed透露 42 supernovae超新星 that turned轉身
371
990427
2938
結果只發現了 42 顆超新星,
16:45
our understanding理解 of the universe宇宙 on its head,
372
993365
3479
足以轉變我們對茫茫宇宙的理解,
16:48
when we're working加工 with billions數十億 of galaxies星系,
373
996844
2914
當我們專注於研究數十億星系,
16:51
how many許多 more times are we going to find
374
999758
1777
我們費盡周折只發現了 42 個亮點,
這顯然不符合我們的期望值,
16:53
42 points that don't quite相當 match比賽 what we expect期望?
375
1001535
5648
但這樣事倍功半的事情還會發生多少次呢?
16:59
Like the planet行星 found發現 by Herschel赫歇爾
376
1007183
2757
就像赫歇爾發現天王星
17:01
or dark黑暗 energy能源
377
1009940
2417
或暗能量,
17:04
or quantum量子 mechanics機械學 or general一般 relativity相對論,
378
1012357
3843
或量子力學或廣義相對論,
17:08
all ideas思路 that came來了 because the data數據
379
1016200
2344
這些理論的產生,都是因為資訊
17:10
didn't quite相當 match比賽 what we expected預期.
380
1018544
3455
並不符合我們的期望,
17:13
What's so exciting扣人心弦 about the next下一個 decade of data數據
381
1021999
3261
天文學資訊的下一個十年
17:17
in astronomy天文學 is,
382
1025260
1670
激動人心的一面正是
17:18
we don't even know how many許多 answers答案
383
1026930
2211
我們甚至不知道會有多少問題
17:21
are out there waiting等候,
384
1029141
1800
等待著我們去解答,
17:22
answers答案 about our origins起源 and our evolution演化.
385
1030941
3881
這些解答關乎宇宙起源與演化。
17:26
How many許多 answers答案 are out there
386
1034822
1095
還有多少解答已經擺在面前,
17:27
that we don't even know the questions問題
387
1035917
3294
但我們甚至不知道
17:31
that we want to ask?
388
1039211
2011
要問些什麼?
17:33
Thank you.
389
1041222
1947
謝謝。
17:35
(Applause掌聲)
390
1043169
3702
(掌聲)
Translated by Fred Lee
Reviewed by Karen SONG

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ABOUT THE SPEAKER
Andrew Connolly - Astronomer
Andrew Connolly is helping to build the Large Synoptic Survey Telescope -- as well as tools to handle the massive datasets it will send our way.

Why you should listen
Andrew Connolly's research focuses on understanding the evolution of our universe, by studying how structure forms and evolves on small and large scales -- from the search for asteroids to the clustering of distant galaxies. He's a ten-year veteran of the Large Synoptic Sky Survey, and is now prepping for the unprecedented data streams we could expect from the under-construction Large Synoptic Survey Telescope.
 
Set on an 8,800-foot peak in northern Chile, the LSST will have an 8.4-meter primary mirror, a 10-square-degree field of view and a 3.2 gigapixel camera. It will survey half the sky every three nights, creating about 100 terabytes of data every week. Astronomers, Connolly suggests, will need wholly new tools to wrangle this amount of data -- so he has been helping bring together computer scientists, statisticians and astronomers to develop scalable algorithms for processing massive data streams.
 
On sabbatical from the University of Washington, Connolly led the development of Google Sky, and he's now working with Microsoft to develop affordable digital planetariums.
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