人工智能“洗”出黑洞照片,少兒編程孕育終極算法

當人類首張黑洞照片公佈問世,全球為之沸騰!這是一個位於代號為M87的星系的黑洞,距離地球5300萬光年,質量相當於60億顆太陽!可不要小瞧了這樣一張並不清晰的黑洞真相,它的背後是全球200多位科研專家,動用了

當人類首張黑洞照片公佈問世,全球為之沸騰!這是一個位於代號為M87的星系的黑洞,距離地球5300萬光年,質量相當於60億顆太陽!

人工智能“洗”出黑洞照片,少兒編程孕育終極算法

可不要小瞧了這樣一張並不清晰的黑洞真相,它的背後是全球200多位科研專家,動用了8組遍佈全球的毫米/亞毫米波射電望遠鏡,長時間曝光拍攝10天,並通過2年的“沖洗”,才得以讓人們在百年的探索之後,第一次目睹黑洞的模樣!

人工智能“洗”出黑洞照片,少兒編程孕育終極算法

根據愛因斯坦的相對論學說,黑洞一旦形成,其界限之內的所有物質都無法逃逸,連光也不例外。換句話說,我們沒辦法採用電磁波手段對不發光的黑洞進行拍攝。

不過科學家們找到了“曲線救國”的辦法:利用黑洞邊界的物質——這些物質發出的輻射可以逃逸到遠處並被人類探測到,它們將勾勒出黑洞的輪廓。

拍攝已是不易,然而成像更是一個複雜艱鉅的任務。這就不得不提一位在計算機成像環節的靈魂人物:29歲的MIT博士凱瑟琳·鮑曼。正是她主導開發的算法,幫助人類“看見”了黑洞。

人工智能“洗”出黑洞照片,少兒編程孕育終極算法

早在幾年前,研究界興起“用先進的計算機數據處理模式來突破光學成像邊際”的熱潮,凱瑟琳在2015年進入這一交叉領域,開始研究設計精密的算法,讓肉眼看不見的東西現出原形。隨後她加入了黑洞團隊的算法小組。

黑洞的觀測數據不僅少而分散,而且噪聲太多,為了克服這些困難,將數據轉化為清晰可理解的圖像,凱瑟琳肩負著開發全新算法的任務,其難度不亞於“在地球上看清月球上的一顆葡萄”。

一年後,凱瑟琳團隊開發出算法“CHIRP”,其在過濾“噪音”方面表現突出,不僅能用來構建黑洞圖像,也適用於其他使用無線電干涉測量技術的任何系統。

2017年4月,8組頂尖望遠鏡完成了對M87黑洞的集中拍攝,採集的觀測數據超過了500萬G!數據之巨大甚至無法通過互聯網發送,而改用裝載到總重量超過半噸的幾百個硬盤裡,運送至美國和德國的中央處理中心。

人工智能“洗”出黑洞照片,少兒編程孕育終極算法

如何處理這麼多而繁雜的數據?這就需要派出機器學習與人工智能技術!

CHIRP 算法能進行連續高分辨率圖像重建,合理補足缺失的數據,捕捉黑洞的邊界,生成一張看起來像是黑洞圖片。這其中,離不開計算機的學習訓練:大量的天文照片和日常生活照片被切分成碎片“喂“給算法,訓練計算機分辨兩者的區別,最後獲得符合望遠鏡所測量數據的完整圖片。

人工智能“洗”出黑洞照片,少兒編程孕育終極算法

所以,其實我們看到的黑洞照片,是對龐大的觀測數據進行合成處理後的“視覺呈現”。這是人類史上的偉大創舉,而人工智能算法在其中起到了關鍵性的作用!

人類對宇宙的認知,已被AI改寫!

如今,人工智能已在人類的各個領域參與及賦能,人工智能時代已越來越近,我們的孩子將直面未來的科技挑戰。編程,作為人工智能的底層邏輯,是適應未來AI時代的金鑰匙。

在美國,編程已經成為孩子繼閱讀、寫作、算術3項基本能力外,需要掌握的第4項必備技能。歐美其他教育先進的國家,同樣認同編程的重要性,從小學就開始讓孩子接觸編程。我國緊隨其後,近年連續出臺各類政策文件,鼓勵推廣中小學編程教育:浙江省把信息技術(含編程)正式納入了高考科目;山東省及北京、南京等城市已將編程納入到小學必修、中考內容之中。

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妙小程——6-18歲青少兒在線編程教育平臺,通過考核嚴格的專業師資,多屏互動的先進技術,接軌國際的完善體系,豐富原創的有趣內容等品牌優勢,已為上萬學員提供優質的編程教學服務,為祖國不斷培養人工智能所需人才。


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