自古以来,人类对浩渺星空抱有无尽的遐想,不断地迈向探索的征程。近年来,随着科技的飞速发展,人类加快了对宇宙的探索步伐。通过运用先进的设备和技术,天文学家揭示了引力波、黑洞、暗物质与暗能量等令人惊奇的现象,这极大地加深了我们对宇宙的认知。
自2011年以来,人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术经历了飞速发展,成功地跨越了科学与应用之间的技术鸿沟,在图像分类、语音识别、知识问答、无人驾驶等方面实现了重大的突破,进入了蓬勃发展的时期。而在天文学领域,AI的应用也在逐年加速增长。
通过对arXiv上涉及AI在天文研究方面的论文进行统计,发现从2013年的46篇增长到2022年的2328篇,十年间增长了50倍之多。天文学已经进入了多波段、大样本和高信息量的时代,望远镜和其他观测仪器产生的数据量成为真正的“天文数字”。AI技术在天文学中的应用越来越广泛,其算法从传统机器学习发展到深度学习,分析任务从简单到复杂。
随着神经网络结构的不断改进,AI模型在特征提取和表征方面的能力显著增强。现在,我们已经能够通过测光图像直接识别出非常暗的天体,例如低面亮度星系和L矮星。这些天体几乎是在可见光图像中能够被辨识出的最暗的星系和恒星。ChatGPT的横空出世标志着AI的重大突破,被视为引发新一轮AI革命的里程碑。ChatGPT是大模型和大数据相结合的成果。
而在天文学领域,积累了海量的观测数据,在算法和算力的支持下,天文学也将迈入AI革命的时代,很可能带来颠覆性的变化。建立的数据分析大模型可以从天文大数据中提取到更丰富、更准确的信息。例如,可以直接从图像中对各类天体进行自动检测和分类,自动融合多个波段的数据,提供可靠的天体属性参数,并自动生成统计图表。
借助图像描述等技术,可以对天文图像进行自动分析,并通过文字、图像、语音等直接、友好的方式提供反馈结果。AI还将助力加速发现新现象和新规律。利用AI算法,有望高效地识别隐含在天文大数据中的趋势和相关性。例如,利用AI算法可以快速识别与系外行星相关的微弱信号,从而找到与地球文明相似的智慧文明,这是根据德雷克方程推算出的银河系中的潜在存在。这样的发现将为我们揭示宇宙中的奥秘提供重要线索。
除此之外,AI还将被广泛应用于望远镜的自动化观测,能够实时识别望远镜中感兴趣的天体,并帮助确定优先进行进一步观测的目标。这种自动化使天文学家能够高效地监测天空,并迅速响应瞬态事件。我们期待在不久的将来能够创造出比ChatGPT更加智能的天文AI模型,从而将天文学家从繁杂的数据处理任务中解放出来,使他们能够更专注于科学研究。
到那时,天文学家每天上班后的第一件事可能是边喝着咖啡,边听着AI助手汇报工作,通过声音、图像或视频,全方位获取AI助手的分析结果。让我们共同期待这个美好时代的到来!