中国天眼怎样用AI寻找星星?

2021年08月20日/ 浏览 154

“本次大会,腾讯将和国家天文台共同发布探星计划,利用上海优图实验室的AI技术,用于寻找脉冲星,探索宇宙。”腾讯公司董事会主席、首席执行官马化腾在2021世界人工智能大会上表示。7月9日,腾讯与国家天文台正式宣布联合启动“探星计划”。

AI如何帮助中国天眼寻找星星?对此,中国科学院国家天文台研究员、FAST首席科学家李菂与腾讯优图实验室副总经理黄飞跃在大会期间接受了新京报贝壳财经记者的采访。

何为中国天眼?

作为世界上最灵敏、单口径最大的射电天文望远镜,中国天眼 FAST工程的核心目标在于搜寻与发现射电脉冲星。脉冲星被称作宇宙中的灯塔,对其进行研究,有望得到许多重大天体物理学问题的答案。然而,由于脉冲星的信号暗弱,易被人造电磁干扰淹没,需要借助具有极高灵敏度的FAST望远镜来进行探索与观测,即科幻电影中常见的“星图定位导航”。

“天文这个领域最早是从占星术来的,它代表人类自古就有的对于自身起源的好奇心和探讨,相对于其他的学科,它更加‘不接地气’,更开放,射电天文又是天文各个行业里相对比较开放的。中国天眼实际上是国家天文台去申请的,是国家立项的项目,国家出钱,由我们主持修建,代表国家来运行,它至少向全中国开放,现在普遍地向世界开放,也代表了我们的态度——我们不但能够修建世界上最好的设备,能够用最好的设备做前沿的科学,也要把这种能力提供给全世界的科学家,这是对于整个科学的追求和贡献。”李菂告诉贝壳财经记者,“目前全世界的科学家都可以申请使用中国天眼,但申请时间目前大概是我们能提供的时间的4倍。”

据了解,FAST在1周内产生的数据大约相当于3000万张信号图,如果以人工肉眼处理,按照1张/秒速度,在不吃不喝不休息的条件下,需要用一年的时间才能处理,因此需要采用AI技术帮忙缩短处理时间。“我们是一个很小的行业,虽然目前也有运用机器学习和人工智能技术,但我们缺乏一线的,在底层做开发的能力,这就是为什么我们愿意跟有专业背景和架构的单位合作,这种合作产生的效益也比较快。”李菂表示。

AI能帮“探星”做什么?数据处理效率比人工提升120倍

据介绍,“探星计划”将基于腾讯优图实验室领先的计算机视觉技术、腾讯云的计算能力,用“云+AI”帮助中国天眼FAST处理每天接收到的庞大数据,并通过视觉AI分析找到脉冲星线索,辅助快速射电暴和近密双星系统中脉冲星搜索。

“其实我们跟李老师(李菂)合作的时候,最开始李老师他们团队也有非常好的框架基础,不仅仅是说场景、数据、业务,也有成熟的机器学习的算法模型。我们在这个基础上,合作的这几个月取得了新的一些进展。例如最开始在探星的过程中,第一个过程是数据的预处理,最原始的一天采集到的数据大约有500T,一个礼拜有3000万张的信号图片,数据量是巨大的,首先500T怎么样能够提取更有效的数据,实际上要做一系列的原始信号处理,我们把它做了大幅的加速,现在比最开始的时候做的加速性能提升了一倍以上,预处理更快。另外对信号我们会用机器学习的方式来寻找疑似样本,再交给专业的人员看是不是我们真正发现了信号,这时候就面对召回率和准确率的过程,我们后面新的算法在准确率上是会有比较大的提升,命中率会比原来高,现在是高1倍以上,也是降低了后期专业人士的人为筛选的工作量,这是最近两个月取得的一些成果。效率上和准确率上都是有比较大的提升。”黄飞跃表示。

“借助AI技术能力,3天就可以处理完原来人工需要1年才能完成的数据工作量,在云+AI的辅助下,FAST脉冲星搜索效率将得到显著提升。”腾讯优图实验室总经理吴运声在演讲中表示。照此计算,AI的数据处理效率比人工提升120倍。

“AI在这个领域的确是基础,有了AI的能力效率会越来越高,我发现做数据预处理,或者发现一些信号的效率更高。我们现在把准确率做上去,减少人工错误的结果。再往后,AI也可以帮助找到更多的信号,也就是说有一些人肉眼未必能判别,或者被人漏掉的,在机器面前、算法面前是有能力把它找回来的。”黄飞跃对新京报贝壳财经记者表示。

据了解,未来双方还将联合AI+天文成果进展,开展天文科普、科学成果发布、联合IP打造等系列活动。

新京报贝壳财经记者 罗亦丹 编辑 王进雨 校对 柳宝庆

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