2011年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、澳大利亞國(guó)立大學(xué)教授布萊恩·施密特近日在上海科普大講壇發(fā)表演講，以《天文學(xué)未解之謎》為主題，與公眾分享了宇宙探索的最新進(jìn)展。這位因發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹而聞名的天體物理學(xué)家指出，隨著詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡等新一代觀測(cè)設(shè)備的投入使用，人類對(duì)宇宙的認(rèn)知正在發(fā)生深刻變革。
施密特在演講中回顧了1998年他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)通過觀測(cè)Ia型超新星，發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹正在加速的研究歷程。這項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)揭示了宇宙由70%暗能量、25%暗物質(zhì)和5%普通物質(zhì)構(gòu)成的奇特組成。"大多數(shù)諾獎(jiǎng)得主研究的是那5%的可見宇宙，而我研究的是70%的暗能量，"他笑稱，"但至今仍有25%的宇宙是我們尚未觸及的。"
新一代天文觀測(cè)設(shè)備正在改變這一局面。施密特介紹，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡、錢德拉X射線天文臺(tái)等尖端儀器，使人類首次觀測(cè)到早期星系中黑洞存在的證據(jù)，并在系外行星探測(cè)領(lǐng)域取得重大突破。"過去人們認(rèn)為宇宙很單調(diào)，但現(xiàn)在我們看到的宇宙異常活躍，"他說，"這些發(fā)現(xiàn)完全顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知。"
隨著觀測(cè)能力的提升，更多宇宙謎題浮出水面。施密特特別提到暗能量的本質(zhì)問題："它究竟是什么？是否會(huì)隨著宇宙膨脹而增加？"為解答這些問題，他列舉了包括歐幾里得衛(wèi)星和中國(guó)巡天望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的下一代空間探測(cè)任務(wù)。這些項(xiàng)目將以前所未有的精度測(cè)量宇宙膨脹歷史，繼續(xù)追尋暗能量的真相。"雖然每個(gè)人的研究只是滄海一粟，但無數(shù)個(gè)一粟終將拼就宇宙的全景，"施密特說。
在公眾演講后的專訪中，施密特強(qiáng)調(diào)天文學(xué)與日常生活的緊密聯(lián)系。"天文學(xué)是最容易激發(fā)人類好奇心的科學(xué)之一，"他指出，"兩三歲的孩子仰望星空時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)在進(jìn)行他們?nèi)松械牡谝淮慰茖W(xué)探索。"更實(shí)際的是，許多現(xiàn)代科技都是天文學(xué)研究的"副產(chǎn)品"：WiFi技術(shù)源于射電天文學(xué)家尋找黑洞的抗干擾算法；觸摸屏與萬(wàn)維網(wǎng)誕生于歐洲核子研究中心；數(shù)碼相機(jī)技術(shù)最初是為將圖像傳送到木星而發(fā)明；GPS上的高精度原子鐘則用于測(cè)量天體位置和運(yùn)動(dòng)。
談到人工智能這一熱門話題，施密特分享了他與AI結(jié)緣30年的經(jīng)歷。"上世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)還很原始，但天文數(shù)據(jù)已龐大到人工無法處理，"他回憶道，"為了篩除圖像偽影、辨認(rèn)恒星，我們使用了雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——這是機(jī)器學(xué)習(xí)的早期形態(tài)。"如今，施密特團(tuán)隊(duì)正利用AI技術(shù)模擬恒星爆炸全過程，分析其中的復(fù)雜變化。"AI加速了研究進(jìn)程，也節(jié)省了寶貴的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間，"他說。
盡管如此，施密特強(qiáng)調(diào)AI只是工具而非替代品。他在澳大利亞國(guó)立大學(xué)的課堂上教導(dǎo)學(xué)生如何正確使用AI，并提醒年輕人要成為AI的主人。"我有信心永遠(yuǎn)不會(huì)被AI取代，"他笑稱，"因?yàn)锳I能高效分析數(shù)據(jù)，但無法替代人類在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的直覺與好奇心。再先進(jìn)的AI也無法明確告訴我們?cè)撗芯渴裁凑n題——它仍需要人類來提出問題、給予指令。"
施密特特別鼓勵(lì)天文愛好者參與研究。他介紹，詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的許多觀測(cè)數(shù)據(jù)已向公眾開放。"機(jī)器學(xué)習(xí)和AI可能會(huì)遺漏某些細(xì)節(jié)，"他說，"如果有人愿意嘗試處理這些數(shù)據(jù)，說不定也會(huì)有諾獎(jiǎng)級(jí)發(fā)現(xiàn)。"這位諾獎(jiǎng)得主認(rèn)為，科學(xué)探索的本質(zhì)是不斷發(fā)現(xiàn)最佳答案的過程："科學(xué)永遠(yuǎn)沒有正確答案，這正是它迷人的地方。"
