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浩瀚的銀河系,幾千億顆恒星演繹著宇宙起源的故事。它們在人類難以觸及的地方,散發(fā)神秘的光芒,吸引全球科學家孜孜不倦地探索……
每天,之江實驗室天文計算研究中心高級研究專員唐曉瑜,都會望向茫茫銀河�!皫浊|顆恒星中,人類掌握光譜數(shù)據(jù)的僅有2億顆�!边@位出生于1990年的科學家從不掩飾自己的野心——認識那些陌生的恒星。
算法工程師出身的唐曉瑜,仰望星空的底氣來自上個月之江實驗室發(fā)布的一款名為SpecCLIP的恒星光譜大模型。記者好奇,大模型并不是精密的望遠鏡儀器,僅靠電腦屏幕上跳動的計算機字符,如何觸及動輒幾萬光年外的浩瀚星空?
唐曉瑜帶我們探索了一個神秘的世界。她用隨身攜帶的筆記本電腦,打開中國科學院國家天文臺郭守敬望遠鏡(LAMOST)的網(wǎng)站,隨機拷貝下由望遠鏡觀測到的一顆恒星的溫度、視向速度(RV)、表面重力加速度等數(shù)據(jù),又把這些數(shù)據(jù)“喂”進SpecCLIP恒星光譜大模型。不到一秒鐘,恒星的半徑、年齡、有效溫度等信息就被精準測算了出來。
這個“一眨眼”的速度,基于大模型算法架構(gòu),比傳統(tǒng)算法快了整整一萬多倍。唐曉瑜形容,利用郭守敬望遠鏡、歐洲蓋亞(GAIA)空間探測器觀測的數(shù)據(jù),就好比站在巨人的肩膀上探索星空,有了AI大模型的賦能,他們看得比以往更清晰。
SpecCLIP恒星光譜大模型緊緊“抓”住恒星的一個特性:鐵氫比。顧名思義,就是恒星內(nèi)鐵與氫的比例,它是推測恒星年齡的重要依據(jù)。低鐵氫比的恒星通常更古老,形成于金屬尚未大量核合成并擴散的宇宙早期。在過去大半個世紀,全世界大型望遠鏡發(fā)現(xiàn)的鐵氫比小于-4(金屬含量為太陽的萬分之一)的恒星總共只有50多顆。
SpecCLIP恒星光譜大模型在短短一個月里,從郭守敬望遠鏡1000多萬條中低分辨率光譜和蓋亞空間探測器2億多條超低分辨率光譜數(shù)據(jù)中,發(fā)現(xiàn)了8148顆古老恒星候選體。
“這意味著那些恒星沒有演化很久,帶著很早期的宇宙記憶,我們能夠據(jù)此去推斷銀河系嬰兒時期的樣貌�!敝袊茖W院國家天文臺、中國科學院大學副教授黃樣說。
難以想象,能夠處理海量銀河系數(shù)據(jù)的SpecCLIP恒星光譜大模型,由一支僅有五六名年輕科研人員的團隊打造,他們當中有對數(shù)據(jù)著迷的算法專家,也有天體物理學家。
同樣生于1990年的之江實驗室天文計算研究中心研究專家馮毅,擅長在天文中引入智能計算技術(shù),破解數(shù)據(jù)篩選和分析難題,讓天文數(shù)據(jù)處理“撥開云霧見月明”。“大模型的引入,為海量天文數(shù)據(jù)分析開辟了新的思路,能夠高效探索宇宙動態(tài)演化和瞬變現(xiàn)象,揭示海量數(shù)據(jù)中蘊含的科學規(guī)律�!彼f。
“現(xiàn)代天文學發(fā)展到今天,越來越需要交叉學科的介入�!秉S樣告訴記者,去年10月,國家天文臺就攜之江實驗室同步發(fā)布了天文大語言模型AstroOne,SpecCLIP恒星光譜大模型也成為其中的重要一員。除此之外,AstroOne還包括用于快速捕捉極端瞬變源的Falco、精確預測太陽活動的SolarGPT以及實時識別伽瑪射線暴等高能瞬變源的GRBs X射線探測模型。
國家天文臺與尚屬年輕的之江實驗室牽手,瞄準的就是這支年輕隊伍“初生牛犢”的闖勁。
每周一、三、五,之江實驗室6號樓的會議室里,都有一群有志青年聚在一起,聚焦世界科技前沿,開展頭腦風暴。講臺上,一位青年學者分享近期AI大模型的研究心得,身后有一條醒目的橫幅:“熱烈討論、不懂就問、會了就牛、持續(xù)學習,成就卓越�!�
這群年輕人是之江實驗室“種子班”成員。在交叉學科需求越來越強烈的趨勢下,“種子班”作為之江實驗室體制機制改革的產(chǎn)物應運而生。目前,實驗室已舉辦大模型“種子班”13期,其中包括兩期與國家天文臺合作開辦的天文大模型培訓班。AstroOne正是誕生在朝氣蓬勃的“種子班”里。
“實驗室涉及的高效能計算、太空計算等關(guān)鍵技術(shù),通過單一學科研究中心已經(jīng)難以突破�!敝袊こ淘涸菏�、之江實驗室主任王堅告訴記者,當前,我們迎來了計算驅(qū)動的科學革命,其特征是計算密集、數(shù)據(jù)驅(qū)動、模型融合相協(xié)同。他相信,和國家天文臺等高能級平臺的牽手,能激發(fā)青年科學家的更大潛力。
AstroOne天文模型現(xiàn)在已共享給全國乃至全球的科學家,截至目前已有清華大學、紫金山天文臺、新疆天文臺、洛桑聯(lián)邦理工學院、俄羅斯空間研究所等機構(gòu)的注冊用戶,并逐漸在國際天文學社區(qū)內(nèi)形成一定影響力。一位來自俄羅斯的同行這樣評價:“對在中國能有一個實驗室有那么多人聚焦在‘AI+天文’領(lǐng)域感到非常驚喜�!�
銀河系里,遙遠而古老的恒星依舊發(fā)光發(fā)熱,等待著被人們發(fā)現(xiàn)。之江實驗室里,這群仰望星空的年輕人,也期待著他們的智慧能夠在現(xiàn)代天文學的進程中,留下恒久的光和熱。
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