AI與天文學(xué)，一場正在進(jìn)行的“雙向奔赴”

“我們可能正站在類似上世紀(jì)80年代個(gè)人計(jì)算機(jī)和本世紀(jì)初互聯(lián)網(wǎng)的歷史節(jié)點(diǎn)?！比涨埃勂鹑斯ぶ悄埽ˋI）對天文學(xué)的影響時(shí)，清華大學(xué)講席教授、中國天眼（FAST）原首席科學(xué)家李菂，作了一個(gè)耐人尋味的比喻。

4月7日-9日，中國科學(xué)院國家天文臺、之江實(shí)驗(yàn)室共同舉辦的“人工智能賦能的天文學(xué)開放科學(xué)會(huì)議”在浙江杭州開幕，為期三天的活動(dòng)集聚了來自全球22個(gè)國家，240余位天文臺、高校、研究機(jī)構(gòu)等負(fù)責(zé)人以及專家學(xué)者。

在多式多樣的討論中，AI將如何帶來顛覆性變革，成為反復(fù)思考的議題。與此同時(shí)，國內(nèi)外天文學(xué)家們正在探尋更緊密的合作，也成為會(huì)議傳遞出的一大積極信號。

人工智能將如何重塑人類探尋宇宙的方式？讓我們站上“前沿”，隨著天文學(xué)家們的眼光，暢想未來。

AI與天文學(xué)，一場正在進(jìn)行的“雙向奔赴”

在之江實(shí)驗(yàn)室的樓頂，正矗立著一雙仰望星空的AI“眼睛”——

李菂教授提出并和之江實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)的“相場望遠(yuǎn)鏡”，已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試和環(huán)境檢測階段。預(yù)計(jì)今年年底前，會(huì)收集到首批天文信號。

據(jù)介紹，這只AI“眼睛”，看得快、看得遠(yuǎn)、看得廣，還擁有自主判斷和篩選的能力。

“在人類眨眼的瞬間，它可以記錄下整個(gè)星空的變化?！崩钋吔榻B。傳統(tǒng)天文望遠(yuǎn)鏡如同“狙擊槍”，聚焦特定天區(qū)；相場望遠(yuǎn)鏡則更像“廣角鏡頭”，以亞毫秒級速度掃描全天四分之一區(qū)域，捕捉以快速射電暴為代表的等轉(zhuǎn)瞬即逝的動(dòng)態(tài)宇宙現(xiàn)象。

人工智能和天文學(xué)的“雙向奔赴”，正體現(xiàn)在天文領(lǐng)域大量的數(shù)據(jù)處理需求。西班牙加那利群島天體物理研究所的天文學(xué)家Carlos Gutierrez在接受記者采訪時(shí)感嘆：“天文學(xué)與豐富多元的AI模型就是天作之合?！彼忉?，AI能夠整合來自地面和太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，極大提升了天文觀測的效率。

以之江實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的相場望遠(yuǎn)鏡為例，在自主“攝影”時(shí)，它每秒都會(huì)產(chǎn)生數(shù)千張圖像，遠(yuǎn)超人工處理極限。“過去，兩個(gè)學(xué)生熬夜，可以分析一萬張圖，現(xiàn)在AI一天能處理百萬張，且錯(cuò)誤率更低?！崩钋叡硎?，“這樣的‘高效助手’，能幫助我們抓住時(shí)間，拓展動(dòng)態(tài)宇宙觀測的時(shí)間前沿?！?/p>

顛覆性變革下，未來有哪些科學(xué)暢想？

“但AI的價(jià)值遠(yuǎn)不止于‘工具性輔助’，未來可能5年，可能10年，它會(huì)從‘助手’變?yōu)椤釂栒摺瑤ьI(lǐng)人類觸及未知維度。”李菂說道。

這和中國工程院院士、之江實(shí)驗(yàn)室主任王堅(jiān)的想法不謀而合。開幕報(bào)告中，他提出，在AI時(shí)代，它不僅僅幫助我們解決我們提出的問題，它還幫助我們生成以前從未解決過的問題?！斑@是新技術(shù)的美妙之處?！?/p>

而人工智能“提問者”角色的變化，正在模糊人類與機(jī)器合作的邊界。“引發(fā)質(zhì)變的，可能是我們沒有預(yù)想過的設(shè)備或研究模式，甚至是‘新研究主體’的誕生。”李菂提出了一個(gè)有趣的預(yù)測，也許未來的研究機(jī)構(gòu)可能由“人機(jī)混合體”主導(dǎo)，或是虛擬的AI集群，它們將提出人類難以構(gòu)想的問題。

這種顛覆并非空談。曾有科學(xué)家做過這樣的實(shí)驗(yàn)：當(dāng)“喂”給AI天體運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，這位“二進(jìn)制”領(lǐng)域的哥白尼，在未接受過經(jīng)驗(yàn)知識教育的情況下，就能自主推導(dǎo)出“日心說”的模型。李菂笑言：“未來某篇論文的署名，也可以是一只貓，以及它背后的深度學(xué)習(xí)大模型。”

時(shí)代下的我們，可以做些什么？

未來暢想下，當(dāng)“好奇的貓”，也擁有了“認(rèn)知平權(quán)”，有探索精神的年輕人們，也可以充分抓住機(jī)遇。

“AI可以把更多人帶入科學(xué)領(lǐng)域，”利茲貝克特大學(xué)教授John Baruch表示，“有了AI的助力，年輕人們可以更‘輕松’地追求自己的興趣。”

而對于如何面對AI帶來的不確定性，李菂的回答很務(wù)實(shí)：恐懼毫無意義。越是年輕越要擁抱“工具”。他要求學(xué)生們在提交論文前，先通過幾種大模型潤色和修改?！安灰?，手藝越好的工匠，運(yùn)用‘工具’也會(huì)更得心應(yīng)手。因?yàn)閯?chuàng)造力、判斷力和審美都屬于人類?！?/p>

會(huì)議期間，之江實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合國家天文臺共同研發(fā)的天文領(lǐng)域基礎(chǔ)模型AstroOne、SpecCLIP恒星光譜基座模型、FALCO時(shí)域光變模型進(jìn)行了集中“亮相”，平臺、數(shù)據(jù)、模型、知識的全面共享將為天文領(lǐng)域科技合作與發(fā)展注入新的動(dòng)力。

同期發(fā)布的《人工智能賦能的天文學(xué)開放科學(xué)白皮書》及“全球開放天文學(xué)研究計(jì)劃”，進(jìn)一步詮釋了合作和開放的科研新范式——當(dāng)各國天文學(xué)家們共同合作、資源共享，將合力探索更廣袤的宇宙，保護(hù)原始的星空，以及為世界人民和廣大青少年帶來更多更有價(jià)值的科普資源……