2025年8月1日，平方公里阵列天文台（SKAO）公布了第三届SKA科学数据竞赛（SDC3）第二阶段的结果。至此，以清华大学和中国科学院国家天文台为主要单位的“水木—天籁”团队（Team Shuimu-Tianlai）在SDC3两个阶段的竞赛中都取得了优秀的成绩。
水木—天籁团队以清华大学天文系和中国科学院国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团组的成员为核心，并有东北大学、北京师范大学、中山大学、贵州大学、贵州师范大学、云南大学等单位的研究人员和学生参加，领队为清华大学茅奕教授。SDC3第一阶段的主要完成人为中国科学院国家天文台左世凡副研究员（原清华大学博士后）、清华大学博士研究生刁康宁、博士后Richard Grumitt博士等；第二阶段的主要完成人为清华大学博士研究生眭策、清华大学博士毕业生赵晓胜博士（现为约翰斯·霍普金斯大学博士后）。
第三届SKA科学数据竞赛聚焦于SKA的重要科学方向之一——“宇宙再电离”，分为两个阶段。第一阶段（SDC3a）从2023年3月到10月，为期8个月，任务是从SKA低频阵列仿真图像数据中扣除银河系和河外射电源的前景辐射，修正复杂的仪器效应和系统效应，提取宇宙再电离时期的21厘米信号功率谱。水木—天籁团队采用了两种技术方案，分别是有向奇异值分解（Oriented Singular Value Decomposition）和高斯过程回归（Gaussian Process Regression）；经过比较，最终提交了以前者为方案的计算结果。全球共有来自十余个国家的17支团队参加了第一阶段的竞赛，水木—天籁团队的结果最终获得第5名的好成绩。参与本次数据挑战的国际上93个单位的研究人员将联合发布相关成果，论文拟发表于国际天文学主流期刊《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society），正在审稿中（预印本arXiv:2503.11740）。
第二阶段（SDC3b）从2024年8月到2025年5月，为期10个月，包括2个规定任务和2个任选任务。规定任务是从宇宙再电离时期的21厘米信号功率谱进行宇宙再电离模型的参数推断，继而对宇宙整体的中性氢比例演化历史进行后验推断。这里采用了再电离21厘米模拟信号叠加上SKA 100小时观测的仪器噪声——但假设没有前景辐射——形成的功率谱仿真数据，并根据不同的再电离模拟方法分为两组功率谱仿真数据（PS1和PS2）。任选任务则叠加了少量残余前景辐射和SKA 1000小时观测的仪器噪声，并分别基于21厘米功率谱（PS3）和21厘米图像（IM1）的两种仿真数据对宇宙整体的中性氢比例演化历史进行后验推断。
在SDC3b竞赛中，全球共29支团队参加了规定任务（PS1和PS2），竞争最为激烈；4支团队参加了任选任务（PS3和IM1）。水木—天籁团队只参加了规定任务，应用机器学习的Simulation-based Inference（SBI）方法，考虑不同的再电离模拟之间的方法性偏差和不同的推断方案，最终提交了3个计算结果，并在PS1竞赛中获得第五、六、七名，在PS2竞赛中获得第十名，均处于得分高于0.1的团队之列。
此外，值得一提的是，来自我国其他单位的团队在SDC3b竞赛中也获得了佳绩。其中，中国科学院上海天文台的YEYE团队（领队为张佳骏副研究员）在规定任务的PS2竞赛中获得了第7名，并在任选任务获得了PS3竞赛的第3名和IM1竞赛的第1名；中山大学HIMALAYA团队（领队为张乐副教授）在任选任务的PS3竞赛和和IM1竞赛均获得了第2名。综合水木—天籁团队在比赛中取得的优秀成绩，这些充分展示了我国在宇宙再电离研究领域已具有一定专业实力和国际竞争力，并为SKA即将到来的观测进行了充分的准备。
图1：SDC3第一阶段的结果排名，其中水木—天籁团队获得第5名。（Bonaldi et al., arXiv:2503.11740）
图2：SDC3第二阶段的结果排名，其中水木—天籁团队在规定任务的PS1竞赛中获得第5至7名，在PS2竞赛中获得第10名。（来源：平方公里阵列天文台官网）
