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計量論壇

標(biāo)題: 閏秒那1秒成了“服務(wù)器不能承受之重”，廢除閏秒能行嗎？ [打印本頁]

作者: 新聞專員 時間: 2022-10-28 14:25
標(biāo)題: 閏秒那1秒成了“服務(wù)器不能承受之重”，廢除閏秒能行嗎？

近日，谷歌、微軟、Meta 和亞馬遜呼吁廢除閏秒，已得到美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和國際計量局贊同。國際電信聯(lián)盟決定，將于2023年世界無線電通信大會上再次對閏秒存廢議題進(jìn)行研究表決。

為何要廢除閏秒？廢除閏秒是否可行？就這些問題，《中國科學(xué)報》獨(dú)家專訪了中國科學(xué)院國家授時中心研究員董紹武、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員李煉。

無可奈何的“折中”

科學(xué)上有兩種時間計量系統(tǒng)，一種是基于地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時（簡稱UT）；另一種是以原子振蕩周期確定的原子時（簡稱TIA），是一種由原子鐘得出的較恒定的時制。

由于地球自轉(zhuǎn)周期不穩(wěn)定，自轉(zhuǎn)速度也不均勻，世界時測量精度有限，不能滿足一些現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的需要，因此，在20世紀(jì)50年代以后，它逐步被以量子物理學(xué)為基礎(chǔ)的原子時間頻率標(biāo)準(zhǔn)所代替。

董紹武告訴《中國科學(xué)報》，銫原子能級間躍時釋放的電磁波非常穩(wěn)定，利用穩(wěn)定周期性的電磁波來定義秒，比地球自轉(zhuǎn)定義的秒更準(zhǔn)確穩(wěn)定。

不過，盡管原子時的時間尺度更為均勻，但世界時依然有存在的必要性。董紹武介紹，原子時與地球的空間位置不關(guān)聯(lián)，而利用地球自轉(zhuǎn)測量的世界時卻能對照太陽在空間中的位置，人們?nèi)粘Ｉ睢⑻煳挠^測、大地測量和空間活動都需要它，所以這兩套系統(tǒng)都不能偏廢。

原子時起點(diǎn)在1958年的1月1日0點(diǎn)0分0秒，隨著時間遷延，原子時和世界時兩種時間尺度的差距越來越大。為了協(xié)調(diào)，全球采用的國際標(biāo)準(zhǔn)時間是世界時和原子時的結(jié)合，即協(xié)調(diào)世界時（簡稱UTC）。

從1972年1月1日0點(diǎn)起，協(xié)調(diào)世界時的秒長用原子時秒長，其時刻與世界時時刻之差保持在±0.9秒之內(nèi)。當(dāng)協(xié)調(diào)世界時與世界時之間的誤差超過0.9秒時，國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織會發(fā)布閏秒公告，規(guī)定全球在年底或年中統(tǒng)一行動，將協(xié)調(diào)世界時撥快或撥慢1秒。這個1秒的調(diào)整被稱為閏秒。“閏秒其實(shí)是一種無可奈何的‘折中’。”董紹武說。

不能承受之重

受閏秒影響最大的是計算機(jī)系統(tǒng)。計算機(jī)依靠精準(zhǔn)的計時服務(wù)器展開活動，多出的1秒會導(dǎo)致計算機(jī)產(chǎn)生“錯亂”。

李煉介紹，計算機(jī)運(yùn)行是以毫秒甚至更短的時間精度切分時間片的，在既定的子任務(wù)調(diào)度過程中觀察相對應(yīng)的時間片。如果這時時間發(fā)生一些跳變，會導(dǎo)致一些服務(wù)器宕機(jī)、系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)紊亂，或者因機(jī)器和機(jī)器之間時間對應(yīng)不一致帶來一系列問題。

閏秒曾多次給網(wǎng)絡(luò)平臺造成故障。2012年閏秒調(diào)整，國外不少知名網(wǎng)站陷入了臨時服務(wù)中斷，如社交平臺LinkedIn、社交網(wǎng)站Reddit、美國商戶點(diǎn)評網(wǎng)站Yelp、開源社區(qū)Mozilla等都報告了系統(tǒng)崩潰的情況，其中Reddit宕機(jī)時間超過1.5小時。Linux操作系統(tǒng)和應(yīng)用編程語言Java編寫的程序也出現(xiàn)了問題。

針對閏秒問題，谷歌采取“閏秒彌補(bǔ)”技術(shù)，即每次更新時增加幾毫秒，最終增加至1秒，以保證服務(wù)器正常運(yùn)行，但是某些部分仍然難逃“閏秒故障”。

李煉說，不同系統(tǒng)的調(diào)整方法沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，小網(wǎng)站則更多依賴公共時間服務(wù)器，直接停1秒或者跳1秒，不會把時間切分成時間片；谷歌這些大的云服務(wù)廠商通過設(shè)置內(nèi)部的時間服務(wù)器專門調(diào)閏秒，但在調(diào)整過程中如果有突發(fā)事件，比如某些服務(wù)器宕掉了，還是會存在問題。

于是，閏秒的那1秒就成了“服務(wù)器不能承受之重”。“只要下一個閏秒還會出現(xiàn)，‘大廠’們就還得繼續(xù)面臨閏秒帶來的影響，花費(fèi)額外精力去‘消除’它。”李煉說。

廢除閏秒能行嗎

面對“大廠”苦閏秒久矣的現(xiàn)狀，全球關(guān)于“廢除閏秒”的呼聲也越來越高。受訪專家認(rèn)為，雖然閏秒有“副作用”，但取消閏秒的“副作用”或許更大。

有科學(xué)家做過測算，如果取消閏秒，那么大約50年后，我們使用的時間將與世界時相差約1分鐘，300年后相差10分鐘，900年后相差可達(dá)1小時。如果作息時間不變，將來總有一天，人們會“披星戴月”去上班、上學(xué)。

“閏秒是目前唯一把世界時、原子時聯(lián)系起來的有效手段，如果沒有閏秒，就意味著時間與地球自轉(zhuǎn)、太陽位置不關(guān)聯(lián)，甚至意味著將不能通過現(xiàn)有的國際標(biāo)準(zhǔn)時間體系獲得世界時的信息。”董紹武表示，時間隸屬天文學(xué)，時間頻率屬于天文學(xué)中的天體測量與天體力學(xué)，且時間從古到今是由天文臺確定的，無法想象時間和天文學(xué)割裂。

董紹武介紹，光1秒可以走30萬公里，因此看似很短的1秒，從地球自轉(zhuǎn)角度看卻是一件很重要的事情。與測繪相關(guān)的領(lǐng)域，以及人造衛(wèi)星、宇宙飛船的發(fā)射、導(dǎo)航、著落、回收等，都與時間緊密關(guān)聯(lián)。

“時間的定義徹底與地球自轉(zhuǎn)脫鉤未必合適。時間不僅具有物理和技術(shù)屬性，還有社會和文化屬性，同時時間是非常重要的戰(zhàn)略資源，也要考慮維護(hù)國家權(quán)益。”董紹武說。

此外，也有人提出，閏1秒太麻煩，可以閏1分鐘、半小時、1小時。對此，董紹武表示，一些自動化通信設(shè)備通常以秒為基本單位，直接閏1小時帶來的麻煩可能會更多。

對于如何處理世界時與原子時之間的差異，他認(rèn)為，需要進(jìn)行充分的科學(xué)論證，“而科學(xué)論證是個很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，不是一蹴而就的”。

（原標(biāo)題《廢除閏秒？專家稱不能一蹴而就》）

作者: LJT331601419 時間: 2022-12-30 08:58
學(xué)習(xí)了，感謝...

作者: kyoko2009 時間: 2023-1-3 13:00
學(xué)習(xí)了，感謝！

作者: shenzp 時間: 2023-2-3 19:59

學(xué)習(xí)了，謝謝

作者: 174681285 時間: 2023-2-7 17:25
本帖最后由 174681285 于 2023-2-7 17:27 編輯

今年的國際計量大會，決議4 就是討論這個問題。看完三體后感覺，以目前的科學(xué)技術(shù)，還有很多技術(shù)性問題是沒有突破的。（開個玩笑）

作者: cuiyihua 時間: 2023-2-10 16:50
感謝樓主分享！

作者: mesureme2018 時間: 2023-2-14 15:45
感謝樓主分享！開擴(kuò)眼界！

作者: wangli0602 時間: 2024-10-14 09:18
感謝分享~~~又學(xué)到啦~~~~

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