当天文观测遇上 AI Agent:国家天文台如何用大模型重构星空探索?
分类:科技 标签:人工智能、大模型、开源项目、科技前沿 天文观测,或许大概是最容易让普通人产生浪漫想象的一类科学。巨大的穹顶缓缓打开,镜筒转向几亿光年之外,一束从宇宙深处赶来的微光落到探测器上,向人类诉说着超新星、伽马暴或中子星合并的秘密。 然而,当浪漫落地为日常的望远镜操作时,往往只剩下琐碎与辛苦。 以国家天文台兴隆观测基地为例,冬夜漫长,值班人员需要彻夜守着望远镜和控制软件,紧盯目标位置、天气和设备状态,不断调整参数、排布任务。地球在转,目标在动,云层、湿度、风速、月光乃至机械和供电的变动,都在给观测工作增加不确定性。 对于需要捕捉瞬变事件(如超新星爆发)的科研团队来说,麻烦更远不止于熬夜。瞬变事件无法提前推算,且在爆发初期,亮度和光谱会快速变化,一些特征可能在几个小时或几天内便消失不见。科研团队发现得越早、跟得越快,留下的观测数据才越完整。 面对这些挑战,中国科学院国家天文台的科研团队今年在 AI 的协助下,做了一次全新的尝试。 01 自动望远镜发展了几十年,为什么还需要 Agent? 望远镜自动化并不是大模型时代才出现的技术。简单来说,它经历了三个阶段:发现异常、分析异常和资源调度。 资源调度:目前的国际天文网络已经能将分布在全球各地的机器人望远镜当作一个整体运行。中央调度系统会根据目标可见性、天气和设备状况自动安排任务。 发现异常:以即将全面运行的维拉·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)为例,其单晚发出的科学告警数量可达数百万条。 然而,新的矛盾随之诞生:候选数量随巡天能力迅速增长,但适合做后随观测的望远镜时间始终有限。 面对海量异常,到底值不值得跟踪、选哪一个、用哪台设备,判断的代价并没有同步下降。 为此,国家天文台相关团队自 2025 年起便开始引入 AI。例如,由银河系三维结构组与兴隆观测基地合作开发的星语望远镜(StarWhisper Telescope),便以大模型为基础,将观测计划、望远镜控制和数据处理整合进同一套 Agent 框架中。这项工作还入选了斯坦福大学发布的《AI Index Report 2026》科学章节。 不过,固定工作流在面对真实观测现场的动态参数(如波段选择、曝光时长、突发高价值目标)时,依然需要人工介入。要想让 Agent 在运行时自主选择工具、读取结果并决定下一步动作,就必须将其推向设备控制端。但随之而来的问题是:真实的科研望远镜根本经不起试错。 02 先造一台可以反复试错的仿真望远镜 国际主流的 10 米级地面光学望远镜,一个有效观测小时的运行成本高达数万元,且镜筒、转台、相机和传感器彼此联动,错误的控制指令可能带来巨大的设备风险。 为了解决这一难题,在 AI 工具的协助下,国家天文台科研团队先为 Agent 准备了一台仿真望远镜。 过去开发一套专业仿真系统,往往需要数月时间和数万元成本。而借助现代 AI 框架,团队在极短时间内便跑通了第一版仿真系统的数据链。 在这个仿真环境中: 数据链打通:系统收到超新星候选后,专业模型会判断其性质,天文程序计算可见性,天气与设备系统返回实时状态。 制定并模拟计划:Agent 读取这些返回结果,生成观测计划并通过 MCP(Model Context Protocol)调用仿真设备。 策略演练:面对“晚上同时出现多个候选、天气即将恶化”等复杂情况,仿真系统能够将各种调度策略提前演练多遍,从而加速现实中的科学决策。 03 让一颗候选成为一个观测对象 仿真解决了策略演练的问题,而真实瞬变链路则要解决效率问题。 国家天文台团队首先从发现端切入,通过跨波段光变基座模型将分散的观测点在时间上对齐,从而更早识别出处于爆发初期的候选。一旦候选出现,Agent 框架便会并行启动: 模型给出候选信息 程序计算可见性与天气状态 相关工具通过 MCP 接入系统 自动生成后随方案并通知科研人员 截至目前,这套 Agent 框架已经接入了「司天」探路者和原型机,并成功预警了多颗极早期超新星候选。 而这仅仅是个开始。我国面向时域天文学提出的大型分布式米级巡天望远镜阵列项目——「司天」工程(GOTTA),目前已入选联合国教科文组织「科学十年」认证计划。它计划构建覆盖全球的百余台宽视场光学望远镜。面对如此庞大的网络,如何调度设备、分配任务,必将是一件只有借助 Agent 才能完成的事情。 ...