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AI与天文学,一场正在进行的“双向奔赴”

无人机

行业应用  2025-04-12 09:00:13

【导语】在人工智能(AI)技术蓬勃发展的当下,天文学正站在一个历史性的转折点上。清华大学讲席教授、中国天眼(FAST)原首席科学家李菂日前比喻称,我们或许正经历着类似于上世纪80年代个人计算机和本世纪初互联网兴起的历史时刻。近日,由中国科学院国家天文台与之江实验室联合举办的“人工智能赋能的天文学开放科学会议”在杭州召开,汇聚了全球22个国家的240余位专家学者,共同探讨AI如何为天文学带来颠覆性变革。从AI“眼睛”相场望远镜的研发,到AI从“助手”向“提问者”角色的转变,天文学家们正携手探索宇宙的未知领域,预示着人机合作新时代的到来。会议期间发布的系列模型和计划,更为天文领域的科技合作与发展注入了新动力,开启了探索宇宙的新篇章。

AI与天文学,一场正在进行的“双向奔赴”

“我们可能正站在类似上世纪80年代个人计算机和本世纪初互联网的历史节点。”日前,谈起人工智能(AI)对天文学的影响时,清华大学讲席教授、中国天眼(FAST)原首席科学家李菂,作了一个耐人寻味的(de)比(bǐ)喻(yù)。

4月(yuè)7日(rì)-9日(rì),中(zhōng)国科学院国家天文台、之江实验室共同举办的“人工智能赋能的天文学开放科学会议”在浙江杭州开幕,为期三天的活(huó)动(dòng)集聚(jù)了(le)来(lái)自全球22个国家,240余位天文台、高校、研究机构等负责人以及专家学者。

在多式多样的讨论中,AI将如何带来颠覆性变革,成为反复思考的议题。与此同时,国内外天文学家们正在探寻更紧密的合作,也成为会议传递出的一大(dà)积(jī)极(jí)信(xìn)号(hào)。

人(rén)工(gōng)智(zhì)能(néng)将(jiāng)如(rú)何(hé)重(zhòng)塑(sù)人(rén)类(lèi)探(tàn)寻(xún)宇(yǔ)宙(zhòu)的(de)方(fāng)式(shì)?让(ràng)我(wǒ)们(men)站(zhàn)上(shàng)“前(qián)沿(yán)”,随(suí)着(zhe)天(tiān)文学(xué)家(jiā)们(men)的(de)眼(yǎn)光(guāng),畅(chàng)想(xiǎng)未(wèi)来(lái)。

AI与天文学,一场正在进行的“双向奔赴”

在之江实验室的楼顶,正矗立着一双仰望星空的AI“眼睛”——

李菂教授提出并和之江实验室团队共同研发的“相场望远镜”,已经进入系统调试和环境检测阶段。预计今年年底前,会收集到首批天文信号。

据介绍,这只AI“眼睛”,看得快、看得远、看得广,还拥有自主判断和筛选的能力。

“在人类眨眼的瞬间,它可以记录下整个星空的变化。”李菂介绍。传统天文望远镜如同“狙击(jī)枪(qiāng)”,聚(jù)焦特定天区;相场望远镜则更像“广角镜头”,以亚毫秒级速度扫描全天四分之一区域,捕捉以快速射电暴为代表的等转瞬即逝的动态宇宙现象。

人工智能和天文学的“双向奔赴”,正体现在天文领域大量的数据处理需求。西班牙加那利群岛天体物理研究所的天文学家Carlos Gutierrez在接受记者采访时感叹:“天文学与丰富多元的AI模型就是天作之合。”他解释,AI能够整合来自地面和太空望远镜的数据,极大提升了天文观测的效率。

以之江实验室研发的相场望远镜为例,在自主“摄影”时,它每秒都会产生数千张图像,远超人工处理极限。“过去,两个学生熬夜,可以分析一万张图,现在AI一天能处理百万张,且错误率更低。”李菂表示,“这样的‘高效助手’,能帮助我们抓住时间,拓展动态宇宙观测的时间前沿。”

颠覆性变革下,未来有哪些科学畅想?

“但AI的价值远不止于‘工具性辅助’,未来可能5年,可能10年,它会从‘助手’变为‘提问者’,带领人类触及未知维度。”李菂说道。

这和中国工程院院士、之江实验室主任王坚的想法不谋而合。开幕报告中,他提出,在AI时代,它不仅仅帮助我们解决我们提出的问题,它还帮助我们生成以前从未解决过的问题。“这是新技术的美妙之处。”

而人工智能“提问者”角色的变化,正在模糊人类与机器合作的边界。“引发质变的,可能是我们没有预想过的设备或研究模式,甚至是‘新研究主体’的诞生。”李菂提出了一个有趣的预测,也许未来的研究机构可能由“人机混合体”主导,或是虚拟的AI集群,它们将提出人类难以构想的问题。

这种颠覆并非空谈。曾有科学家做过这样的实验:当“喂”给AI天体运动的数据,这位“二进制”领域的哥白尼,在未接受过经验知识教育的情况下,就能自主推导出“日心说”的模型。李菂笑言:“未来某篇论文的署名,也可以是一只猫,以及它背后的深度学习大模型。”

时代下的我们,可以做些什么?

未来畅想下,当“好奇的猫”,也拥有了“认知平权”,有探索精神的年轻人们,也可以充分抓住机遇。

“AI可以把更多人带入科学领域,”利兹贝克特大学教授John Baruch表示,“有了AI的助力,年轻人们可以更‘轻松’地追求自己的兴趣。”

而对于如何面对AI带来的不确定性,李菂的回答很务实:恐惧毫无意义。越是年轻越要拥抱“工具”。他要求学生们在提交论文前,先通过几种大模型润色和修改。“不要忘记,手艺越好的工匠,运用‘工具’也会更得心应手。因为创造力、判断力和审美都属于人类。”

会议期间,之江实验室联合国家天文台共同研发的天文领域基础模型AstroOne、SpecCLIP恒星光谱基座模型、FALCO时域光变模型进行了集中“亮相”,平台、数据、模型、知识的全面共享将为天文领域科技合作与发展注入新(xīn)的(de)动(dòng)力(lì)。

同(tóng)期(qī)发(fā)布(bù)的(de)《人(rén)工(gōng)智(zhì)能赋能的天文学开放科学白皮书》及“全球开放天文学研究计划”,进一步诠释了合作和开放的科研新范式——当各国天文学家们共同合作、资源共享,将合力探索更广袤的宇宙,保护原始的星空,以及为世界人民和广大青少年带来更多更有价值的科普资源……

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