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本文針對(duì)我國(guó)人工智能賦能天文學(xué)的發(fā)展痛點(diǎn),對(duì)比三種路徑后提出分層推進(jìn)的協(xié)同發(fā)展策略,構(gòu)建深度融合創(chuàng)新體系。 ## 1 戰(zhàn)略價(jià)值:AI賦能天文是需重點(diǎn)關(guān)注的重大科技命題 天文學(xué)正迎來(lái)大型觀測(cè)設(shè)施建設(shè)與AI技術(shù)突破的交匯,全球觀測(cè)數(shù)據(jù)將進(jìn)入EB量級(jí),AI已從輔助工具升級(jí)為核心研究范式。 截至2025年10月,我國(guó)FAST已發(fā)現(xiàn)1152顆脈沖星,超過(guò)同期國(guó)際其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)總和,具備設(shè)施協(xié)同優(yōu)勢(shì),融合AI的戰(zhàn)略必要性凸顯。 天文AI技術(shù)可溢出應(yīng)用于精密探測(cè)、衛(wèi)星星座管控、空天地一體化監(jiān)測(cè)等戰(zhàn)略場(chǎng)景,且全球政策布局已進(jìn)入加速期,我國(guó)尚未形成體系化布局。 ## 2 發(fā)展現(xiàn)狀:取得階段性進(jìn)展,仍存四大核心短板 我國(guó)天文AI已實(shí)現(xiàn)從跟跑到并跑的跨越,研究范式從理論驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)逐步邁入模型驅(qū)動(dòng)階段,已產(chǎn)出“金烏”太陽(yáng)大模型等成果。 當(dāng)前制約發(fā)展的核心短板包括:一是多模態(tài)數(shù)據(jù)格式不兼容,數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題突出,AI訓(xùn)練樣本質(zhì)量不足;二是跨學(xué)科協(xié)作機(jī)制不完善,復(fù)合型人才嚴(yán)重短缺,科研與應(yīng)用脫節(jié);三是未建成秒級(jí)聯(lián)動(dòng)的AI自主調(diào)度系統(tǒng),難以捕捉短壽命瞬變天體;四是深度學(xué)習(xí)黑箱特性與天文研究對(duì)可解釋性的要求存在矛盾,限制前沿探索應(yīng)用。 ## 3 路徑對(duì)比:三種推進(jìn)路徑各有優(yōu)劣,需協(xié)同推進(jìn) 路徑A為自上而下的國(guó)家專項(xiàng)主導(dǎo)模式,可快速突破基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸,但易重建設(shè)輕應(yīng)用,產(chǎn)學(xué)研協(xié)同難度大。路徑B為產(chǎn)學(xué)研協(xié)同開放創(chuàng)新模式,可精準(zhǔn)對(duì)接需求、培育可持續(xù)生態(tài),但培育周期長(zhǎng),利益協(xié)調(diào)難度大。路徑C為以國(guó)際合作為主的嵌入模式,可快速獲取前沿資源降低成本,但戰(zhàn)略自主性弱,存在脫鉤斷鏈與數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)。 綜合評(píng)估,**應(yīng)以路徑B為核心發(fā)展路徑,以路徑A完成前期基礎(chǔ)設(shè)施筑基,以路徑C做補(bǔ)位,形成“國(guó)家專項(xiàng)筑基、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同賦能、國(guó)際合作補(bǔ)位”的協(xié)同格局**。 ## 4 政策建議:分三個(gè)時(shí)間層次分層推進(jìn)落地 短期需夯實(shí)基礎(chǔ)破除壁壘:?jiǎn)?dòng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的天文AI標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集工程,建立數(shù)據(jù)開放激勵(lì)機(jī)制;搭建天文AI交叉協(xié)作平臺(tái),完善交叉人才培養(yǎng)與評(píng)價(jià)體系;推進(jìn)重大觀測(cè)設(shè)施的AI接口標(biāo)準(zhǔn)化,開展AI自主調(diào)度先導(dǎo)試驗(yàn)。 中期需構(gòu)建體系培育生態(tài):建設(shè)AI中樞協(xié)調(diào)的天地一體化智能觀測(cè)網(wǎng)絡(luò),將天文事件響應(yīng)時(shí)間從小時(shí)級(jí)壓縮至分鐘/秒級(jí);推出開源天文專用預(yù)訓(xùn)練大模型計(jì)劃,嵌入物理約束提升可解釋性;設(shè)立國(guó)家自然科學(xué)基金天文AI專項(xiàng),支持前沿研究與設(shè)施預(yù)研。 長(zhǎng)期需引領(lǐng)前沿構(gòu)筑壁壘:以CSST為旗艦部署EB級(jí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)AI處理架構(gòu),構(gòu)建天地協(xié)同智能科學(xué)發(fā)現(xiàn)體系;主導(dǎo)建立天文AI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與倫理框架,提升我國(guó)全球話語(yǔ)權(quán)。
人工智能賦能天文學(xué)戰(zhàn)略機(jī)遇、政策挑戰(zhàn)與發(fā)展路徑
2026-07-14 10:25

人工智能賦能天文學(xué)戰(zhàn)略機(jī)遇、政策挑戰(zhàn)與發(fā)展路徑

本文來(lái)自微信公眾號(hào): 中國(guó)科學(xué)院院刊 ,作者:常進(jìn)?等


問(wèn)題界定:為什么這一議題值得政策關(guān)注


天文學(xué)正經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的范式革命,核心驅(qū)動(dòng)力來(lái)自兩大前沿領(lǐng)域的歷史性交匯:新一代地面與空間大型天文觀測(cè)設(shè)施的規(guī)模化投入與人工智能技術(shù)的突破性發(fā)展。隨著事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(“中國(guó)天眼”,F(xiàn)AST)、平方千米陣(SKA)、中國(guó)巡天空間望遠(yuǎn)鏡(CSST)、高海拔宇宙線觀測(cè)站(拉索,LHAASO)、“天關(guān)”(EP)、“慧眼”(Insight-HXMT)、“悟空”(DAMPE)等世界級(jí)設(shè)施相繼投入運(yùn)行,天文觀測(cè)邁入新階段,數(shù)據(jù)量將進(jìn)入艾字節(jié)(EB)量級(jí)。同時(shí),深度學(xué)習(xí)、大語(yǔ)言模型等人工智能(AI)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從“輔助分析工具”到“核心范式引擎”的跨越,徹底改變了傳統(tǒng)天文學(xué)的研究模式。


“天文+AI”融合趨勢(shì)已成為關(guān)乎國(guó)家科技實(shí)力、戰(zhàn)略安全與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重大科技戰(zhàn)略命題,值得政策重點(diǎn)關(guān)注的核心原因體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。


1


天文學(xué)是大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略高地


宇宙學(xué)參數(shù)精測(cè)、暗物質(zhì)探索、引力波觀測(cè)等前沿方向,既是人類認(rèn)知宇宙的終極命題,也是衡量國(guó)家基礎(chǔ)科研實(shí)力的核心標(biāo)尺。截至2025年10月,已發(fā)現(xiàn)脈沖星達(dá)1152顆,超過(guò)同期國(guó)際其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)總和。同時(shí),“慧眼”、“悟空”和“天關(guān)”等在空間高能天文領(lǐng)域也貢獻(xiàn)突出,彰顯了我國(guó)地面與空間設(shè)施協(xié)同優(yōu)勢(shì),也凸顯了推動(dòng)AI深度融合的戰(zhàn)略必要性。


2


天文AI技術(shù)溢出效應(yīng)顯著


為FAST研發(fā)的饋源艙智能測(cè)量系統(tǒng)可遷移至相關(guān)精密探測(cè);“星語(yǔ)望遠(yuǎn)鏡”系統(tǒng)將觀測(cè)計(jì)劃生成時(shí)間從1.5小時(shí)縮短至1分鐘以內(nèi),其調(diào)度技術(shù)可應(yīng)用于衛(wèi)星星座管控等戰(zhàn)略場(chǎng)景??臻g望遠(yuǎn)鏡與地面大科學(xué)裝置的AI協(xié)同觀測(cè)技術(shù),可支撐空天地一體化監(jiān)測(cè)體系建設(shè)。天文領(lǐng)域?qū)α孔觽鞲?、邊緣?jì)算的需求,也正推動(dòng)這些技術(shù)的實(shí)用化突破。


3


全球政策布局進(jìn)入加速期,機(jī)遇窗口正在關(guān)閉


美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)“國(guó)家AI研究機(jī)構(gòu)”計(jì)劃,2024年首批啟動(dòng)NSF-西蒙斯宇宙起源人工智能研究所(NSF-Simons AI Institute for Cosmic Origins)和NSF-西蒙斯天空人工智能研究所(NSF-Simons AI Institute for the Sky)兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)。歐盟通過(guò)《歐洲研究與技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略》(European Strategy for Research and Technology Infrastructures)擴(kuò)容數(shù)字AI基礎(chǔ)設(shè)施,已率先形成“空間與地面設(shè)施—算法—人才—產(chǎn)業(yè)”完整生態(tài)。我國(guó)雖取得AstroOne基礎(chǔ)模型、FastSearch算法等成果,但尚未形成體系化政策布局,亟須整合優(yōu)勢(shì)資源、構(gòu)建創(chuàng)新體系。


基于此,本研究的核心政策問(wèn)題為:如何以AI為關(guān)鍵賦能手段,充分發(fā)揮FAST、拉索等地面設(shè)施與CSST、EP、“慧眼”、“悟空”等空間望遠(yuǎn)鏡的協(xié)同優(yōu)勢(shì),系統(tǒng)破解當(dāng)前“設(shè)施強(qiáng)、融合弱”和“成果散、轉(zhuǎn)化慢”的痛點(diǎn),重點(diǎn)探索:AI驅(qū)動(dòng)的多源天文數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)融合與智能處理、自動(dòng)化觀測(cè)與自主調(diào)度算法、基于大模型的科學(xué)發(fā)現(xiàn)輔助系統(tǒng),以及算法創(chuàng)新與人才產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)的協(xié)同機(jī)制,從而構(gòu)建“天地設(shè)施協(xié)同、算法創(chuàng)新、人才支撐、產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)”的深度融合創(chuàng)新體系。


2


現(xiàn)狀分析:已有進(jìn)展與主要矛盾


在全球科技競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈、AI技術(shù)快速迭代的大背景下,AI與天文學(xué)的深度融合已成為推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)突破、強(qiáng)化國(guó)家科技戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的重要抓手。我國(guó)依托FAST、郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)、拉索等地面大科學(xué)設(shè)施和CSST、EP、“慧眼”、“悟空”等空間望遠(yuǎn)鏡優(yōu)勢(shì),在天文AI領(lǐng)域逐步實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“并跑”的跨越,取得一系列階段性成果,但同時(shí)也面臨諸多突出短板,制約了融合發(fā)展的質(zhì)量與速度。以下將從技術(shù)進(jìn)展與核心矛盾2個(gè)維度,系統(tǒng)梳理我國(guó)天文AI領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。


技術(shù)進(jìn)展:從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)到模型驅(qū)動(dòng)


天文學(xué)研究范式歷經(jīng)從理論驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),再向模型驅(qū)動(dòng)的跨越式演進(jìn)。20世紀(jì)90年代,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法初步驗(yàn)證了AI在天文領(lǐng)域的適用性;斯隆數(shù)字化巡天(SDSS)、LAMOST、FAST、拉索、EP等大型巡天項(xiàng)目啟動(dòng)后,天文學(xué)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代,深度學(xué)習(xí)成為核心工具,深度卷積網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)星系形態(tài)自動(dòng)分類、高能暫現(xiàn)源與宇宙線事件智能識(shí)別、準(zhǔn)確率大幅提升,標(biāo)志著數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)時(shí)代全面到來(lái)。


當(dāng)前,AI在天文領(lǐng)域的應(yīng)用已從單一任務(wù)處理演進(jìn)為支撐科研全流程的關(guān)鍵技術(shù)。在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)層面,基于深度學(xué)習(xí)處理SDSS星系樣本效率較人工提升近百倍,深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)大幅提高了超新星候選體的識(shí)別效率;在模型驅(qū)動(dòng)層面,我國(guó)“金烏”太陽(yáng)大模型可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)活動(dòng)提前24小時(shí)高精度預(yù)報(bào),F(xiàn)LARE模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率超70%,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)“AstroAgents”系統(tǒng)可自主完成從數(shù)據(jù)處理到論文撰寫的全流程科研任務(wù)。


未來(lái),天文學(xué)將全面進(jìn)入模型驅(qū)動(dòng)新階段?;谧员O(jiān)督學(xué)習(xí)的異常天體檢測(cè)系統(tǒng)將逐步形成“發(fā)現(xiàn)異常—生成假設(shè)—天地設(shè)施協(xié)同調(diào)度—驗(yàn)證結(jié)論”的自主科研閉環(huán),融合多源數(shù)據(jù)的跨模態(tài)大模型也將為暗物質(zhì)、暗能量、高能宇宙線起源等前沿問(wèn)題提供全新路徑。


主要矛盾:四大短板制約發(fā)展


1


多模態(tài)數(shù)據(jù)治理滯后


FAST、LAMOST、拉索等地面設(shè)施,CSST、EP、“慧眼”、“悟空”等空間望遠(yuǎn)鏡已進(jìn)入EB級(jí)多波段數(shù)據(jù)爆發(fā)期,但不同設(shè)施、機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)格式不兼容,“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重,跨機(jī)構(gòu)共享機(jī)制缺失,導(dǎo)致AI訓(xùn)練樣本質(zhì)量參差不齊,制約深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練效果。


2


跨學(xué)科協(xié)作機(jī)制不完善


天文學(xué)家缺乏AI技術(shù)儲(chǔ)備,AI工程師對(duì)天文科學(xué)問(wèn)題了解不深,產(chǎn)業(yè)界未能有效對(duì)接科研成果,“科研與應(yīng)用兩張皮”問(wèn)題突出。既懂天文又懂AI、熟悉空間與地面觀測(cè)協(xié)同的復(fù)合型人才嚴(yán)重短缺,制約融合創(chuàng)新推進(jìn)速度。


3


智能化觀測(cè)響應(yīng)能力不足


現(xiàn)有地面望遠(yuǎn)鏡與空間望遠(yuǎn)鏡調(diào)度高度依賴人工干預(yù),尚未建成支持秒級(jí)聯(lián)動(dòng)響應(yīng)的AI自主調(diào)度系統(tǒng),無(wú)法實(shí)現(xiàn)”檢測(cè)異?!|發(fā)調(diào)度—實(shí)時(shí)獲取—快速分析”天地協(xié)同閉環(huán)響應(yīng),許多短壽命瞬變天體未能被及時(shí)捕捉。


4


理論模型可解釋性不足


深度學(xué)習(xí)模型的“黑箱”特性與天體物理研究對(duì)可驗(yàn)證、可解釋規(guī)律的核心要求之間存在根本張力,使AI預(yù)測(cè)結(jié)果難以納入傳統(tǒng)天文研究的理論體系,限制了AI在空間高能天文、宇宙線物理、暗物質(zhì)探測(cè)等前沿理論探索中的深度應(yīng)用。


3


政策選項(xiàng)分析:3條可能路徑的比較


針對(duì)上述四大短板,結(jié)合我國(guó)地面與空間大科學(xué)設(shè)施優(yōu)勢(shì)與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局,當(dāng)前主要形成3條政策推進(jìn)路徑。


路徑A:自上而下的國(guó)家專項(xiàng)主導(dǎo)模式


參照“科技創(chuàng)新2030—重大項(xiàng)目”機(jī)制,由國(guó)家層面設(shè)立“智能天文”國(guó)家專項(xiàng),整合全國(guó)優(yōu)勢(shì)科研力量,重點(diǎn)推進(jìn)FAST、LAMOST、CSST、EP等地面與空間設(shè)施的AI賦能升級(jí),統(tǒng)籌建立天文數(shù)據(jù)管理平臺(tái),制定覆蓋數(shù)據(jù)采集、標(biāo)注、存儲(chǔ)、共享的全流程標(biāo)準(zhǔn)。


核心優(yōu)勢(shì):資源集中,能夠快速破解數(shù)據(jù)共享、算力調(diào)度等基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸,有效打破跨機(jī)構(gòu)協(xié)作的制度壁壘,短期內(nèi)形成規(guī)模化發(fā)展效應(yīng)。


主要局限:行政主導(dǎo)易導(dǎo)致“重建設(shè)、輕應(yīng)用”,壓縮科研自主創(chuàng)新空間;產(chǎn)學(xué)研協(xié)同難度大,難以形成可持續(xù)創(chuàng)新生態(tài);數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)等深層制度障礙難以單靠行政命令解決。


路徑B:產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的開放創(chuàng)新模式


以SKA、FAST、LAMOST、EP等大科學(xué)項(xiàng)目為樞紐,借鑒SDSS項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),構(gòu)建開放的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同研究平臺(tái),引入產(chǎn)業(yè)界算力資源與市場(chǎng)化資金,建立“天文科學(xué)需求牽引、AI產(chǎn)業(yè)技術(shù)支撐、天地大科學(xué)設(shè)施數(shù)據(jù)賦能”的跨界協(xié)同機(jī)制,推動(dòng)天文AI基礎(chǔ)模型開源開放,同步完善跨學(xué)科人才聯(lián)合培養(yǎng)體系。


核心優(yōu)勢(shì):生態(tài)可持續(xù),能夠精準(zhǔn)對(duì)接科研實(shí)際需求,激發(fā)創(chuàng)新活力,推動(dòng)科研成果快速轉(zhuǎn)化,兼顧四大短板。


主要局限:創(chuàng)新生態(tài)培育周期長(zhǎng),短期難以形成顯著突破;數(shù)據(jù)主權(quán)與開放共享的平衡需精細(xì)制度設(shè)計(jì);多方利益協(xié)調(diào)推進(jìn)難度較大。


路徑C:以國(guó)際合作為主的嵌入模式


依托EHT、SKA等多邊國(guó)際合作框架,主動(dòng)貢獻(xiàn)我國(guó)算力資源與特色模型,換取國(guó)際前沿技術(shù)與科研合作機(jī)會(huì),借力補(bǔ)齊核心算法、模型可解釋性等短板。同時(shí),參與全球天文AI標(biāo)準(zhǔn)制定,提升我國(guó)國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。


核心優(yōu)勢(shì):可快速獲取國(guó)際前沿資源,避免重復(fù)研發(fā),縮短與先進(jìn)水平的差距,成本可控。


主要局限:戰(zhàn)略自主性弱,在當(dāng)前地緣政治背景下面臨“斷鏈”“脫鉤”風(fēng)險(xiǎn);受主導(dǎo)國(guó)家節(jié)奏影響,難以聚焦我國(guó)核心短板;存在核心數(shù)據(jù)與技術(shù)泄露安全風(fēng)險(xiǎn)。


綜合評(píng)估與協(xié)調(diào)推進(jìn)建議


本研究認(rèn)為,以上3條路徑各有適配場(chǎng)景與互補(bǔ)價(jià)值(表1)。

表1人工智能賦能天文學(xué)的3條政策路徑的綜合對(duì)比



路徑B能夠精準(zhǔn)對(duì)接四大短板,在中長(zhǎng)期具有最佳戰(zhàn)略價(jià)值,是核心發(fā)展路徑。但其落地需完善的基礎(chǔ)設(shè)施支撐,應(yīng)以路徑A作為前期保障,快速完善天地一體化數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、算力調(diào)度體系等基礎(chǔ)設(shè)施;同時(shí),輔以路徑C借力國(guó)際資源,并完善風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制。最終形成“國(guó)家專項(xiàng)筑基、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同賦能、國(guó)際合作補(bǔ)位”的協(xié)同推進(jìn)格局。


4


政策建議


基于上述分析,提出按時(shí)間維度分層推進(jìn)的政策建議,各層次相互銜接,共同構(gòu)建智能觀測(cè)、數(shù)據(jù)共享、理論發(fā)現(xiàn)、全球協(xié)同的完整創(chuàng)新鏈條。


短期建議:夯實(shí)基礎(chǔ),破除壁壘


1


啟動(dòng)天文AI基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集工程


以國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心(NADC)為主體,聯(lián)合國(guó)內(nèi)主要天文臺(tái)站,依照國(guó)際虛擬天文臺(tái)聯(lián)盟(IVOA)和FAIR國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),啟動(dòng)多波段、可訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)化天文數(shù)據(jù)集建設(shè)工程,制定數(shù)據(jù)采集、標(biāo)注、存儲(chǔ)、共享的全流程規(guī)范;建立數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)納入科研績(jī)效評(píng)價(jià)體系的激勵(lì)機(jī)制,推動(dòng)重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)觀測(cè)數(shù)據(jù)有序開放。


2


構(gòu)建天文與AI交叉學(xué)科協(xié)作平臺(tái)


依托國(guó)家天文臺(tái)、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所等機(jī)構(gòu),設(shè)立專職天文AI聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì),重點(diǎn)培養(yǎng)熟悉空間與地面觀測(cè)協(xié)同的復(fù)合型人才;將AI工具貢獻(xiàn)正式納入天文科研評(píng)價(jià)體系;聯(lián)合頂尖高校設(shè)置天文與AI交叉學(xué)科方向;積極引進(jìn)具備大模型工程經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)業(yè)人才,推動(dòng)科研機(jī)構(gòu)與頭部AI企業(yè)建立穩(wěn)定技術(shù)合作機(jī)制。


3


推進(jìn)重大觀測(cè)設(shè)施的AI接口標(biāo)準(zhǔn)化


在FAST核心擴(kuò)展陣列、奇臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡(QTT)、司天工程等新建設(shè)施的設(shè)計(jì)階段,強(qiáng)制納入AI觀測(cè)調(diào)度系統(tǒng)的接口規(guī)范,實(shí)現(xiàn)邊建邊智能化;參考SKA先進(jìn)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),研制適配我國(guó)天文觀測(cè)設(shè)施的AI調(diào)度接口協(xié)議;在FAST等現(xiàn)有設(shè)施上開展AI自主調(diào)度系統(tǒng)先導(dǎo)試驗(yàn),驗(yàn)證工程可行性。


中期建議:構(gòu)建體系,形成生態(tài)


1


建設(shè)天地一體化智能觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)


以FAST、墨子巡天望遠(yuǎn)鏡(WFST)、拉索、“慧眼”、EP為核心節(jié)點(diǎn),構(gòu)建AI中樞協(xié)調(diào)的多信使聯(lián)動(dòng)觀測(cè)體系,研發(fā)基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)與多智能體決策的自主調(diào)度算法;支持地面與空間望遠(yuǎn)鏡協(xié)同聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)快速射電暴、千新星等高價(jià)值瞬變事件的秒級(jí)跨設(shè)施響應(yīng),將天文事件響應(yīng)時(shí)間從小時(shí)級(jí)壓縮至分鐘乃至秒級(jí)。


2


推出開源天文大模型計(jì)劃


聯(lián)合國(guó)內(nèi)頂尖AI機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)伙伴,面向光譜、圖像、時(shí)域、高能等多模態(tài)天文數(shù)據(jù),研發(fā)并開源天文專用預(yù)訓(xùn)練基礎(chǔ)大模型;重點(diǎn)聚焦多模態(tài)表征學(xué)習(xí),整合FAST、LAMOST、拉索、EP等多源數(shù)據(jù);引入物理約束機(jī)制,將天體物理方程嵌入模型架構(gòu),提升模型可解釋性;以開源開放為核心原則,吸引全球頂尖AI人才參與,推動(dòng)中國(guó)天文大模型成為全球天文AI社區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)工具。


3


設(shè)立天文AI科學(xué)發(fā)現(xiàn)專項(xiàng)資助計(jì)劃


由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)設(shè)立“天文AI”專項(xiàng),重點(diǎn)支持物理約束神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PINNs)、符號(hào)回歸、自監(jiān)督學(xué)習(xí)與異常檢測(cè)等前沿研究方向;特別關(guān)注面向FAST、拉索、EP等現(xiàn)有設(shè)施數(shù)據(jù)的AI深度挖掘研究,以及面向CSST、SKA-China等未來(lái)設(shè)施的AI賦能預(yù)研。


長(zhǎng)期建議:引領(lǐng)前沿,構(gòu)建壁壘


1


以CSST為旗艦,部署EB級(jí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)AI處理架構(gòu)


CSST“10年巡天”任務(wù)將產(chǎn)生約100PB量級(jí)科學(xué)數(shù)據(jù),需提前部署面向CSST的大規(guī)模天文數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)AI處理架構(gòu),建立從原始數(shù)據(jù)采集到科學(xué)結(jié)論輸出的全自動(dòng)化科學(xué)發(fā)現(xiàn)流水線;構(gòu)建CSST專用的異常天體自主檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)在TB/天級(jí)數(shù)據(jù)流中實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)罕見瞬變事件,并自動(dòng)觸發(fā)多波段后隨觀測(cè)資源。同步完善EP、拉索等空間與地面裝置的實(shí)時(shí)AI處理能力,構(gòu)建天地協(xié)同智能科學(xué)發(fā)現(xiàn)體系。


2


主導(dǎo)建立天文AI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與倫理框架


積極參與并引領(lǐng)IVOA、IAU等國(guó)際組織中的AI標(biāo)準(zhǔn)制定工作,推動(dòng)天文AI模型的可信度評(píng)估方法、多機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)聯(lián)邦學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)主權(quán)保護(hù)協(xié)議、面向未來(lái)巡天設(shè)施的AI接口標(biāo)準(zhǔn)等國(guó)際規(guī)范的建立;同時(shí),建立天文AI倫理框架,明確AI自主科學(xué)發(fā)現(xiàn)的成果歸屬、算法審查與科學(xué)誠(chéng)信規(guī)范。


上述3個(gè)時(shí)間層次相互銜接,短期以國(guó)家專項(xiàng)夯實(shí)基礎(chǔ);中期以產(chǎn)學(xué)研協(xié)同構(gòu)建體系;長(zhǎng)期以標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)構(gòu)筑壁壘,共同推動(dòng)我國(guó)天文AI走向高質(zhì)量、可持續(xù)的發(fā)展新階段。


5


研究局限與后續(xù)工作方向


本研究從問(wèn)題界定、現(xiàn)狀分析、路徑比較到政策建議,對(duì)我國(guó)天文AI融合發(fā)展的戰(zhàn)略議題進(jìn)行了系統(tǒng)探討,但仍存在4個(gè)局限:


1.政策建議的論證依托定性分析與案例類比,缺乏基于實(shí)地調(diào)研的系統(tǒng)性定量支撐,成本效益分析有待強(qiáng)化;


2.對(duì)美、歐等地區(qū)的主要科技強(qiáng)國(guó)政策路徑的比較分析尚不夠深入,難以精準(zhǔn)識(shí)別我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距;


3.多個(gè)利益相關(guān)方(科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)、資助方等)的訴求與潛在阻力尚未系統(tǒng)梳理;


4.對(duì)AI技術(shù)快速迭代帶來(lái)的路線不確定性考量不足,政策建議的技術(shù)前瞻性有待提升。


后續(xù)研究建議重點(diǎn)推進(jìn)4個(gè)方向:


1.以CSST、SKA-China為對(duì)象開展AI賦能專項(xiàng)可行性研究;


2.深入調(diào)研并設(shè)計(jì)系統(tǒng)化的天文AI復(fù)合型人才培育路徑;


3.梳理天文AI技術(shù)向國(guó)防、航天等戰(zhàn)略領(lǐng)域的雙向轉(zhuǎn)化路徑與制度框架;


4.建立國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局的動(dòng)態(tài)跟蹤機(jī)制,以半年為周期評(píng)估主要競(jìng)爭(zhēng)方政策動(dòng)向與技術(shù)進(jìn)展,動(dòng)態(tài)調(diào)整我國(guó)政策響應(yīng)策略。


我國(guó)天文AI領(lǐng)域的突破,必須通過(guò)科學(xué)、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)三方力量的系統(tǒng)整合,形成“大科學(xué)設(shè)施數(shù)據(jù)牽引、AI技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)學(xué)研生態(tài)協(xié)同”的完整創(chuàng)新體系。當(dāng)具有原創(chuàng)科學(xué)需求的天文學(xué)家、掌握前沿AI工程能力的產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì),以及提供戰(zhàn)略資源與制度保障的國(guó)家力量三者有機(jī)匯聚時(shí),中國(guó)的天文AI創(chuàng)新體系才能真正從“跟跑”走向引領(lǐng),在推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)重大突破的同時(shí),為國(guó)家戰(zhàn)略安全與高質(zhì)量發(fā)展提供持久支撐。

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