中国天眼FAST发现脉冲星数量突破1000颗 腾讯探星计划提供助力

2024-11-27 11:16:24     来源:

11月26日,国家天文台宣布,截至2024年11月,中国天眼FAST累计发现脉冲星数量已突破1000颗,超过同一时期国际其它望远镜发现脉冲星数量的总和。过去三年,在腾讯云+AI的辅助下,FAST找到了51颗脉冲星,其中一半以上是毫秒脉冲星或长周期脉冲星,在天文领域有重要的研究价值。另外腾讯也辅助发现了3例快速射电暴(fast radio burst,FRB)。FRB 是目前天文领域研究的热点,其物理起源对了解宇宙演化具有重要作用。

这些成绩是“探星计划”的阶段性成果。2021年,腾讯与国家天文台、复旦大学联合启动“探星计划”,基于腾讯云的算力资源和腾讯优图实验室领先的AI能力,帮助中国天眼FAST处理每天接收到的庞大数据,并通过AI模型去分析找到脉冲星和快速射电暴的线索。

三年间,腾讯优图实验室联合国家天文台、复旦大学,不断探索新的AI算法模型,进一步提升天文发现的效率。双方联合开发的端到端模型FastSearch,从FAST接收到信号开始就介入处理,信号处理效率较合作初期的AI模型提升15倍,较2021年以前的处理方式提升了数百倍。

天文研究表明,质量较大的恒星在演化的终点会爆炸,迸发出盛大的太空焰火,这就是超新星爆发。如果留下的恒星核心“残骸”质量足够大,便会坍缩为中子星,而脉冲星就是正在快速自转的中子星。脉冲星的特征明显、易于辨识,在宇宙中的定位位置比较精准。这也是为什么脉冲星被称为宇宙中的灯塔。追踪和定位脉冲星,也将为人类的宇宙航行找到更多灯塔。

寻找脉冲星是中国天眼FAST的关键科学目标之一。FAST的全称是500米口径球面射电望远镜,是目前世界上灵敏度最高的射电望远镜。FAST每天从宇宙中观测接收到的信号达原始数据量到500TB,科学家们需要在茫茫数据流里找到属于脉冲星的信号图。

在过去的工作流程中,科学家们首先会将FAST观测到的信号利用一系列天文和物理学方法进行处理,得到计算机视觉处理的图像数据,再由算法对信号进行判别、留下少量样本,交给人工对比确认是否是脉冲星。

尽管AI算法的介入显著提升了信号提升的效率,但FAST原始信号的处理流程仍有巨大提升空间。2023年开始,腾讯优图实验室和国家天文台、复旦大学开始探索研发端到端模型FastSearch,即从原始信号处理到最终提交给人工确认的少量样本,全程都交由算法模型处理。

针对天文信号数量庞大、有用信号弱、噪声干扰大等特点,腾讯优图实验室专门研发了多示例学习算法,提升模型整体精度;并针对弱信号设计了新型注意力机制,提升对弱信号的召回率。FastSearch上线以来,已经找到了28颗脉冲星,显著提升了天文发现的效率。

腾讯协助发现的19C132 脉冲星信号

FastSearch模型同时在辅助寻找另一个天文界的研究热点——快速射电暴。

快速射电暴是宇宙中偶发的射电爆发事件。在几毫秒时间内,它们所释放的能量,相当于全世界当前总发电量累计几百亿年的总和。关于其起源有诸多猜测,早日揭示快速射电暴的物理起源对了解宇宙演化具有重要作用,甚至可以回答“人类将向何处去”重要命题。

相比脉冲星,快速射电暴因发现时间晚、AI训练数据少、出现频率低,发现难度相比脉冲星要大很多。借助FastSearch模型,通过“自监督预训练+模型精调”的方式,先搭建具备基本识别能力的“通识”模型,再用少量快速射电暴数据“精调”,克服数据难题,提升模型精度。到目前,腾讯已经辅助国家天文台找到了3例快速射电暴。

除了“仰望星空”,腾讯也正在将AI技术应用产业场景中,借助腾讯优图有图实验室的图像识别、文字识别、身份识别等多项算法和能力,腾讯云已经为工业、医疗、交通、金融等众多行业提供了AI解决方案及核心技术支持。

 

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