在探索宇宙奧秘的征程中，我國(guó)科學(xué)家取得了一項(xiàng)突破性成果。基于計(jì)算光學(xué)原理與人工智能算法，科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出名為“星衍”的天文AI模型，成功解鎖暗弱天體信號(hào)，探測(cè)到距離地球超過(guò)130億光年的星系，并獲得了國(guó)際已知探測(cè)最深的深空影像。這一成果近日在線發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》，引發(fā)天文領(lǐng)域廣泛關(guān)注。

暗弱天體是理解宇宙起源與演化的關(guān)鍵線索，但其信號(hào)極易被天光背景噪聲和望遠(yuǎn)鏡熱輻射噪聲干擾，長(zhǎng)期以來(lái)成為天文觀測(cè)的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法難以有效分離噪聲與目標(biāo)信號(hào)，導(dǎo)致對(duì)遙遠(yuǎn)天體的探測(cè)能力受限。針對(duì)這一難題，清華大學(xué)自動(dòng)化系戴瓊海教授、天文系蔡崢副教授、自動(dòng)化系吳嘉敏副教授等組成的團(tuán)隊(duì)，自主研發(fā)出“星衍”模型，為破解這一難題提供了創(chuàng)新方案。

“星衍”模型的核心優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。該模型可解碼空間望遠(yuǎn)鏡的海量觀測(cè)數(shù)據(jù)，并兼容多元探測(cè)設(shè)備，有望成為通用深空數(shù)據(jù)增強(qiáng)平臺(tái)。研究顯示，將“星衍”應(yīng)用于詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡時(shí)，其覆蓋波段從可見(jiàn)光（約500納米）擴(kuò)展至中紅外（5微米），深空探測(cè)深度提升1個(gè)星等，探測(cè)準(zhǔn)確度提升1.6個(gè)星等。這一提升相當(dāng)于將空間望遠(yuǎn)鏡的等效口徑從約6米擴(kuò)大至近10米，顯著增強(qiáng)了望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)能力。

團(tuán)隊(duì)利用“星衍”模型取得了重要發(fā)現(xiàn)。通過(guò)分析深空數(shù)據(jù)，他們識(shí)別出超過(guò)160個(gè)宇宙早期候選星系，這些星系形成于宇宙大爆炸后2至5億年。此前，國(guó)際上僅發(fā)現(xiàn)50余個(gè)同時(shí)期星系，新發(fā)現(xiàn)將相關(guān)研究樣本量提升了數(shù)倍，為研究宇宙早期演化提供了珍貴資料。研究還生成了國(guó)際探測(cè)深度最優(yōu)的深空成像結(jié)果，刷新了深空探測(cè)極限，繪制出極深圖像。

“星衍”模型的突破性技術(shù)在于其“自監(jiān)督時(shí)空降噪”方法。該技術(shù)通過(guò)聯(lián)合建模噪聲漲落與星體光度，并利用海量觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了對(duì)暗弱信號(hào)的高精度提取與重建。這一方法在增加探測(cè)深度的同時(shí)，確保了探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為深空觀測(cè)提供了可靠的技術(shù)支撐。

《科學(xué)》期刊審稿人高度評(píng)價(jià)這一研究，認(rèn)為其“為探測(cè)宇宙提供了強(qiáng)大工具，將對(duì)天文領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響”。目前，團(tuán)隊(duì)正進(jìn)一步優(yōu)化模型性能，并探索其在更多新一代望遠(yuǎn)鏡中的應(yīng)用潛力。隨著技術(shù)不斷完善，“星衍”有望為解碼暗能量、暗物質(zhì)、宇宙起源及系外行星等重大科學(xué)問(wèn)題提供關(guān)鍵助力，推動(dòng)人類對(duì)宇宙的認(rèn)知邁向新高度。