在太空中尋找一顆貧金屬星有多難？就好比在銀河系中挖掘古老恒星的化石一樣，需要大量的時間。在過去大半個世紀，全世界大型望遠鏡發現的鐵氫比小于-4（金屬含量為太陽的萬分之一）的恒星總共只有50多顆。

不過通過專業大模型，一個月發現8000顆。

過去幾天，來自全球22個國家的240多位天文學家們同時出現在杭州的“人工智能賦能的天文學開放科學會議”上，分享人工智能時代天文學研究。

這場會議是在聯合國教科文組織（UNESCO）“2024-2033年科學促進可持續發展國際十年”（簡稱“科學十年”）的框架下，由中國科學院國家天文臺與之江實驗室聯合主辦。

人工智能不僅為科學服務

而是真正為科學家服務

大會第一天，王堅主旨分享了AI和研究范式變革。

他的身上有很多標簽，中國工程院院士，之江實驗室主任、阿里云創始人，但很多人不知道，他曾經是一名科班出身的工業心理學博士、教授、系主任。

去年，諾貝爾物理學獎頒給了約翰·J·霍普菲爾德（John J. Hopfield）和杰弗里·E·辛頓（Geoffrey E. Hinton），表彰他們在使用人工神經網絡進行機器學習的基礎性發現和發明。

談及此事，王堅提到了《大西洋月刊》網站上有一篇文章上的有趣觀點：這次諾貝爾獎就像是人工智能的青霉素和X光時刻。

“我認為這是一個非常好的評論。因為過去幾年，人們一直在談論人工智能的倫理和安全問題。我們可以想一下青霉素和X光技術，隨著人們對其特性的了解和掌握，它們對人類的健康作出了巨大貢獻，這是眾所周知的。我想AI也是這樣，會造福人類。”

《財富》雜志在介紹諾貝爾物理學家得主杰弗里·辛頓的時候，寫的是認知心理學家，同時也是一個計算機科學家。他在心理學領域研究了人類大腦如何處理信息，并將這些研究應用于神經網絡的設計。后來成為深度學習和人工智能領域的領軍人物。

在人工智能領域，相似經歷的科學家不少。王堅回憶起自己在杭州上大三時赫伯特·西蒙在他所在的系里待了一個星期，給他們上了一門人工智能課程，這也是他第一次接觸人工智能這個領域。

這位諾貝爾經濟學獎得主也是一位心理學家，同時是一位計算機科學家。他在人工智能領域有一部非常經典的著作叫作《The Sciences of the Artificial》。

研究人是如何思考和讓機器學會思考，似乎是一回事。

王堅說，當前，數據、模型、計算的規模都發生了巨大的變化，我們進入了科學研究的第三范式，也可以稱之為計算驅動的科學革命，其特征是計算密集、數據驅動、模型融合相協同。

“今天我們正處于AI的時代，AI不僅僅幫助你解決問題，解決你提出的問題，它還能幫助你生成可能從未解決過的問題。”他說自己一直相信，AI不僅僅是為科學服務，而是真正為科學家服務的AI。”

用AI仰望星空

一個月發現8000顆貧金屬星

如同王堅所說，AI帶來了科研范式變革，不僅是在地球科學領域，還滲透到了天文學領域。

AstroOne是由之江實驗室和中國科學院國家天文臺共同打造的天文領域基礎模型，簡單地說，是一個具備天文學博士能級的隊友，可以輔助天文學家進行高效的天文學研究。

除了AstroOne，之江實驗室和國家天文臺還合作打造了SpecCLIP恒星光譜基座模型、FALCO時域光變模型等天文科學計算模型。

FALCO能夠快速捕捉極端瞬變源，在光變分類、重力加速度估計、耀發檢測模型等下游任務中驗證了通用能力和應用效果。SpecCLIP則通過金屬豐度指標在貧金屬星發現過程中展現出了巨大的潛力。

中國科學院國家天文臺、中國科學院大學副教授黃樣介紹，在過去大半個世紀，全世界大型望遠鏡發現的鐵氫比小于-4（金屬含量為太陽的萬分之一）的恒星總共只有50多顆。不過利用SpecCLIP，研究團隊在短短一個月的時間里，從LAMOST（郭守敬望遠鏡）1000多萬條中低分辨率光譜和GAIA（蓋亞空間天文臺）2億多條超低分辨率光譜數據中發現了8000多顆貧金屬星候選體（[Fe/H]小于-4.0）。

“如此低的金屬豐度意味著這些恒星沒有演化很久，帶著很早期的宇宙記憶。通過這些貧金屬星，我們能夠去推斷銀河系嬰兒時期的樣貌。”黃樣說道。

“星空”下的引路人

“太陽晚上去哪兒了？”“地球上的人為什么不會掉下去？”“月亮怎么總是在改變形狀？”

利茲貝克特大學教授約翰·巴魯克（John Baruch）笑著模仿孩子們天真的提問方式，“和我們對話的這一代人，將來極有可能是去月球度假的游客，所以他們問的每個‘為什么’都很重要。”

在會議現場，很多人和約翰一樣，同時扮演著“星空下的引路人”的角色。比如，印度天文與天體物理校際中心（IUCAA）教授Ajit Keshav Kembhavi。

“天文學是孩子們通往科學世界的入口。記得小時候，爺爺總是會指著夜空對我說：'看，月亮出來了。'”Kembhavi所在的中心，日常會開展各種面向公眾的科普活動，“每年都要接待很多學生，35年來從未間斷。”

令他深感欣慰的是，如今在一些工作場合，“會遇到一些50歲左右的人，他們說：當年就是因為來你們這里參觀，激勵我成了一名科學家/研究者，改變了我的人生軌跡。”

和天文學打了一輩子交道，在這兩位年長的學者眼中，這門學科具有獨特魅力，卻也是中小學老師最難應對的學科之一。約翰說：“我們要培養的不是未來的天文學家，而是具備科學家思維的人——敢于提問、善于提問、享受提問。這其實在當下任何地方的教育中都沒有真正做到，大部分時間里我們是在告訴孩子們所有答案。”

“科學在未來社會的發展中將成為推動進步的核心力量，創新和創造力也會成為未來職業的關鍵需求。因此，培養創新能力和對科學的興趣，將比單純掌握傳統技能更為重要。”而通過天文科學教育，便可以讓具有好奇心、想象力和創新精神的青少年不斷冒出來。

當被問到偏遠地區的天文科學教育時，約翰認為非常重要的一個前提是確保能夠接入互聯網。他還提供了另一種看問題的視角：“比如那些未被污染的天空，往往能看到我們在城市里看不到的天文現象。所以，當他們有機會從農村走出來，就可以把城市孩子從未見過的星空帶到課堂。”

新華社資料圖

在讓更多孩子更早接觸天文教育上，中外科學家觀點一致。不久前，“中國天眼”總工程師姜鵬就建議：點燃中小學生科學熱情，把地理課程拓展為“地球與天文科學”課程，“天文學直指人類最深處的好奇心，讓年輕人理解我們所處的宇宙，在宇宙中理解自身，這對我國青少年發展至關重要。”

這場為期三天的開放科學會議，主會場四周還密集地擺放著各大高校、科研機構天文系所的宣傳易拉寶，清華、北大、浙大、復旦、中山大學……這兩年，在“數理化天地生”六大基礎學科中，天文學這一曾經的短板正在迅速被補齊。

劉慈欣在短篇小說《朝聞道》中提到，當原始人仰望星空的時間超過了預設的閾值，就代表產生了好奇心和智慧。

現在，每個仰望過星空的孩子，都可能在某個瞬間，聽到宇宙深處傳來的呼喚。

文 | 沈積慧 童蔚

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