探測精度達(dá)99.8%！用AI發(fā)現(xiàn)見證宇宙歷史的“探針”？

人們仰望星空，那些遙遠(yuǎn)的星光其實(shí)已經(jīng)穿越了數(shù)十億年的時(shí)空，訴說著古老的故事。而中性碳吸收線，作為早期星系內(nèi)冷氣體云塊的關(guān)鍵探針，就像是宇宙歷史的見證者，它們的存在為人們窺探星際奧秘提供了一扇窗口。

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在恒星演化的過程中，恒星爆發(fā)釋放出的物質(zhì)中含有豐富的化學(xué)元素，這些元素在恒星內(nèi)部經(jīng)過核融合反應(yīng)，并隨著爆發(fā)擴(kuò)散到周圍空間。其中，包括碳、氧、硅等元素的星際塵埃也隨著爆發(fā)的擴(kuò)散在星際介質(zhì)中富集，不但為新恒星和行星系統(tǒng)的形成提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也在星際介質(zhì)的冷卻和凝聚過程中起著關(guān)鍵作用。

研究表明，在不同的星際介質(zhì)中，中性原子碳 (C Ⅰ) 在波長為 1560 和 1656 處的吸收線可以用來探測冷氣體的豐度，進(jìn)而揭示分子云、星際塵埃以及恒星的形成。然而，目前包含 C I 吸收線的類星體光譜樣本量太小，使其無法成為理解早期宇宙整體化學(xué)豐度演化和星系演化的有力工具。

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近期，中國科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員葛健帶領(lǐng)的國際團(tuán)隊(duì)，通過深度學(xué)習(xí)方法，在斯隆巡天三期釋放的數(shù)據(jù)中搜尋中性碳吸收線（C Ⅰ 吸收線），揭開了宇宙早期星系內(nèi)冷氣體云塊成分的神秘面紗，發(fā)現(xiàn)了 107 例宇宙早期中性碳吸收線。這一發(fā)現(xiàn)不僅刷新了人們對(duì)宇宙早期星系演化的認(rèn)知，更是證明了人工智能在天文研究中的巨大潛力。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表于「皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)」(MNRAS）。

天文領(lǐng)域的 AI 應(yīng)用，助力人類走向星辰大海。

事實(shí)上，葛健教授的最新研究只是揭開了 AI 技術(shù)在天文領(lǐng)域應(yīng)用的冰山一角。隨著天文學(xué)的不斷發(fā)展，人們所面臨的挑戰(zhàn)也日益復(fù)雜，從海量的數(shù)據(jù)管理到深空探測的精確導(dǎo)航，再到對(duì)遙遠(yuǎn)星系的細(xì)致研究，這些都需要超越傳統(tǒng)方法的解決方案。

AI 技術(shù)的引入，不僅能夠處理和分析天文觀測產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)集，還能在模式識(shí)別、預(yù)測建模和自動(dòng)化觀測中發(fā)揮關(guān)鍵作用，極大地?cái)U(kuò)展了我們對(duì)宇宙的認(rèn)知邊界。

過去幾年，研究者開始越來越多的通過 AI 理解宇宙。2022 年，美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和芝加哥大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校、NVIDIA 和 IBM 等機(jī)構(gòu)合作，通過 AI 和超級(jí)計(jì)算機(jī)的結(jié)合，在不到 7 分鐘的時(shí)間里便處理完成了一個(gè)月的數(shù)據(jù)量，同時(shí)還識(shí)別出 4 種由黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)。

2023 年，馬斯克正式成立 xAI 公司，目標(biāo)就是了解宇宙的真實(shí)本質(zhì)。馬斯克曾在采訪中表示，「從某種意義上說，一個(gè)關(guān)心理解宇宙的人工智能不太可能滅絕人類，因?yàn)槲覀兪怯钪嬷杏腥さ囊徊糠??！菇衲?5 月，xAI 公司獲得超 60 億美元的 B 輪融資，這也使得這家成立不到 10 個(gè)月的公司估值達(dá)到了約 180 億美元。

2024 年 4 月，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)人工智能工作組發(fā)布新一代天文大模型「星語 3.0」，基于通義千問開源模型打造，目前已成功接入國家天文臺(tái)興隆觀測站望遠(yuǎn)鏡陣列 Mini 司天。這是大模型在科學(xué)領(lǐng)域落地的經(jīng)典案例，也是大模型在天文觀測領(lǐng)域的首次應(yīng)用。

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茫茫宇宙，未知似乎永遠(yuǎn)大于已知，但 AI 的探索已經(jīng)初現(xiàn)崢嶸。我們有理由相信，隨著技術(shù)的不斷成熟，AI 將在未來揭示更多關(guān)于宇宙的奧秘，幫助人類更深入地理解我們所在的宇宙，并帶領(lǐng)我們走向星辰大海。