对话腾讯优图实验室:如何用AI找星星

记者 | 崔鹏

7月9日,在上海世界人工智能大会现场,国家天文台与腾讯公司联合启动“探星计划”,马化腾亲自站台,明确表示将AI技术用于寻找脉冲星,帮助国家天文台探索宇宙。

双方将基于腾讯优图实验室的计算机视觉技术、腾讯云的计算能力与资源,帮助“中国天眼”FAST处理庞大数据,并通过视觉AI(人工智能)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。

FAST的全称是“500米口径球面射电望远镜”(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope),它是世界最大的射电天文望远镜,也是中国有史以来最大的天文工程。

2018年,国家天文台曾与腾讯公司签署战略合作协议,当时既定的目标就包括,深化天文科普合作,推动大数据、云计算在天文科研上的应用等。

本次优图实验室与FAST合作,是双方战略协议的一次重要落地。

腾讯云副总裁、腾讯优图实验室总经理吴运声对界面新闻表示,双方合作之后,“现在3天就可以处理原来人工需要1年才能完成的数据(筛选)工作量”,数据处理效率提升120倍。

中国科学院国家天文台研究院、FAST首席科学家李菂告诉界面新闻,以前研究团队就在用各种人工智能技术,但“我们缺乏底层开发的能力”,与腾讯合作,看重的是优图实验室的专业背景,FAST能够得到专项定制化技术支持。

前端是优图提供技术,后端支持来自于腾讯云。腾讯优图实验室副总经理黄飞跃告诉界面新闻,合作背后是由腾讯云在提供GPU算力和存储资源支持。

优图实验室与FAST的合作,也被腾讯视为持续输出云服务和人工智能产品的典型案例。

在大会现场吴运声宣布,腾讯云将新推出TI ONE、TI Matrix、TI DataTruth三大AI底层平台,提供包括算法开发、模型训练、数据标注和数据处理等一系列开发能力。

根据腾讯官方给出的数据,目前腾讯云已经开放超过300项人工智能的能力,超过50个人工智能解决方案。而联合“中国天眼”找星星,是其中最闪亮的一次合作。

人工智能如何用在星际探索上

脉冲星会周期性发射电磁波,是研究宇宙演化的理想天体。作为目前世界上最强大的脉冲星搜索设备,FAST建成以来已经发现超过350颗脉冲星。

然而如何发现和确定脉冲星的存在,一直是天文领域难度较高的研究。脉冲星是宇宙中较为暗淡的星体,肉眼不可见,信号暗弱,且容易被人造电磁波干扰,让研究人员错过发现机会。

FAST每天会产生500TB的数据,它在一周内产生的脉冲星观测数据,大约可以产生3000多万张信号图,如果完全由人工肉眼处理,即使不吃不喝,1秒一张审核,也需要一年时间才能才能处理完。

黄飞跃表示,FAST团队本身在场景、数据和业务侧有很好的框架基础,本身也拥有成熟的机器学习算法模型,所以优图在这个基础上为天文台提供了定制化设计。

黄飞跃告诉界面新闻,利用人工智能探星有几大难点需要克服:

首先,做深度学习有一个核心需求是,拥有海量已标注的数据作为训练数据,用它们来调整优化算法模型。但天文研究里,带有标注的训练数据相对偏少,会给模型训练带来困难。

其次,同样的天体信号,用不同的观测设备,得到的数据和展现形式并不相同。

“缺少标注的数据,我们可以用自监督的学习方法,不同设备得到的数据,我们可以用跨域学习的方式来训练模型”,黄飞跃表示。

双方合作后,原本需要一年才能完成的数据处理工作,目前只要3天就能完成,数据处理速度提升超过120倍。

借助腾讯云的计算资源以及优图实验室的人工智能技术,国家天文台的算力和人工成本将大大降低,脉冲星等天体及天文现象的搜索效率夜得到显著提升。

生存不是问题,情怀更加重要

李菂告诉界面新闻,FAST团队中有几个曾留学国外的学生,他们的同学大都在从事量化金融和证券分析等高薪工作,而他们从事的天文工作是做基础科学探索,并不会产生那么多经济效益。

今年春节前后,优图实验室开始与国家天文台取得联系,讨论将腾讯的算法、计算能力与探星业务结合的可能性。

优图是一家商业公司的实验室,与做基础研究的天文台合作,需要互相磨合的过程。优图的研发人员,要经常面对FAST团队很多看似不合理的要求,“没有任何实用性,他们需要来了解我们干什么”,李菂表示。

从结果来看,双方的磨合比较顺利,合作两个多月以来,已经有一些新的脉冲星被陆续发现。

黄飞跃告诉界面新闻,优图希望自己的业务成果能够被展现,而不是泛泛的做一些无法量化、不能明确意义的事情。

在这个项目的结果产出上,目前主要集中在两大类,一种是完全公开的论文发布,一种是技术专利,双方将根据知识产权规则去运作。

优图与FAST的合作,也被腾讯视为科技向善的一个标杆案例。

吴运声告诉界面新闻,“总办领导只会给一个指引性的框架思路,要求我们科技向善,但具体怎么做,还要我们这些中干去考虑”,团队肯定有收入方面的KPI,但也要承担应有的社会责任,内部会追求一些平衡,不会走极端。

“优图之前在解决生存问题,现在解决的是情怀问题”,吴运声告诉界面新闻,“我们以前做寻人的项目,这次做探星项目”,都跟实际经济收入没有关系,但它们具备长期社会价值,优图愿意投入资源推动这些业务。

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