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天文学家深入了解他们的数据：新的虚拟现实软件帮助研究人员以 3D 方式分析宇宙
开普敦大学天文学家发布了 iDaVIE，这是一款开源 VR 软件，可让研究人员探索 3D 射电勘测数据立方体，为多项已发表的星系发现提供帮助。
来源:Scientific Inquirer随着像 MeerKAT、ASKAP 和未来的平方公里阵列 (SKA) 这样的望远镜产生越来越多的天文数据，研究人员正在转向一种不寻常的工具来跟上：虚拟现实。由开普敦大学 (UCT) 天文学系和校际数据密集型天文学研究所 (IDIA) 领导的团队发布了 iDaVIE（沉浸式数据可视化交互式浏览器）的 1.0 版，这是一款 VR 软件套件，可让天文学家进入其 3D 数据集，用手（或者更确切地说，通过耳机）检查、清理和解释它们。
这一里程碑式的发布在《天文学与计算》（第 56 卷，2026 年 7 月，DOI：10.1016/j.ascom.2026.101109）中发表的论文中有详细介绍，该论文描述了该软件的设计并记录了其在已发表研究中不断增长的记录。
iDaVIE 由 UCT/IDIA 可视化实验室 (UCT/IDIA Vislab) 与意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天体物理观测站 (INAF-OACT) 合作开发。
基于 Unity 游戏引擎和 SteamVR 构建，具有用于解析、下采样和分析天文 FITS 文件的自定义插件，它允许研究人员使用商用 VR 耳机导入 3D 数据立方体，实时飞行它们，选择和裁剪感兴趣的区域，覆盖源目录，并将结果直接导出回现有的数据缩减管道。
为什么天文学家需要了解数据
现代射电天文学调查越来越依赖自动化管道和机器学习来筛选巨大的三维数据立方体（天空位置和径向速度或频率的网格），以寻找星系和其他现象。但自动检测仍然需要人工质量控制，并且在传统的 2D 屏幕上很难发现隐藏在嘈杂的高维数据中的微弱或不寻常的结构。 iDaVIE 的目标是让科学家像对待物理对象一样以体积方式查看和操作数据，从而减轻认知负担。
“让 iDaVIE 进入研究人员手中已经是一个漫长的过程了，”UCT 天文学系的 Lucia Marchetti 博士说，她是 UCT/IDIA Vislab 的主任，也是该论文的主要作者之一。 “它是多年发展的产物，事实上，许多科学论文在正式发布之前就已经使用了它，这告诉我们它真正为社区解决了问题。我们迫不及待地想看看天文学家和其他学科的研究人员下一步会用它做什么。”
已经在处理真实的调查数据
该论文报告了几个已发表的科学案例，其中 iDaVIE 已经证明了其价值。在 MeerKAT HI 对 Fornax A 星系群的调查中，研究人员使用 iDaVIE 检查和完善自动生成的检测掩模，将中性氢数据立方体导入 VR 并手动调整掩模以恢复遗漏的发射并消除虚假检测。在单独的 MeerKAT 观测中，一个团队使用 iDaVIE 对立方体进行空间和光谱探索，并确认受干扰的 HI 形态和不寻常的恒星形成特征，偶然发现了多个相互作用的星系团中的 49 个富含气体的星系。 iDaVIE 还支持在基于 ASKAP 的 WALLABY 巡天数据中发现两个极环星系。
为成长而生，为分享而生
版本 1.0 是一个里程碑，而不是终点：该团队的论文概述了子立方体加载计划、额外的体积渲染模式、用于自动视频生成的脚本工具以及协作多用户功能，这些功能将让多个研究人员在 VR 中一起探索相同的数据集。
可用性
天文学教授兼 IDIA 主任 Roger Deane 教授表示，此次发布反映了该研究所更广泛的使命。 “iDaVIE 是 IDIA 推动南非数据密集型科学发展的更广泛使命的一部分。它是一个很好的例子，说明对研究软件的投资以及与复杂数据交互的新方法如何转化为新的科学能力，同时推动可视化技术的创新。”
iDaVIE 作为免费的开源软件发布，该团队表示，这一选择旨在鼓励全球研究界的合作和进一步发展。虽然是为天文学设计的，但其作者指出，该平台具有足够的可扩展性，可以处理其他类型的体积数据，并在生物学和医学等领域探索了早期的多学科应用。
本文的主要作者兼 iDaVIE 的首席开发人员 Alexander Sivitlli 博士补充道：“在我们撰写本文时，iDaVIE v1.1 即将发布，论文中提到的几项新功能已经实现。v2.0 版本也在制作中，添加了粒子渲染和分析工具。这将使科学家能够探索从下一代小行星目录到宇宙学模拟的一系列复杂数据集。”
该版本还带有个人奉献精神。 Marchetti 博士和 UCT/IDIA Vislab 团队将这一里程碑献给已故实验室创始主任 Tom Jarrett 教授，他于 2024 年 7 月该软件公开发布之前去世。 “整个 UCT/IDIA Vislab 团队和我谨将这份新闻稿献给我们已故的董事、导师和朋友 Tom，遗憾的是，他在他发起并为之做出了多年贡献的这一重要里程碑得以宣布之前就过早去世了。如果今天和我们在一起，他会非常珍惜这份出版物，”Marchetti 说道。
iDaVIE 的源代码、文档和安装说明可在 idavie.readthedocs.io 免费获取。
期刊：天文学与计算
DOI:10.1016/j.ascom.2026.101109
文章标题：iDaVIE v1.0：用于天文数据立方体交互式分析的虚拟现实工具
文章发表日期：2026 年 7 月
资助来源：欧洲研究理事会 (ERC)、地平线 2020 研究与创新计划、MAECI、DSI-NRF、CPRR 项目
特色图片来源：F. Kamphues，ESO/M。科恩梅塞尔
来源：EurekAlert