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在世界人工智能大会“追星”,数学与天文学也融入AI世界

第一财经 2022-09-01 22:55:57 听新闻

作者:钱童心    责编:谢涓

人工智能将为我们呈现一个完全不一样的世界和完全不一样的感知。

9月1日,2022世界人工智能大会(WAIC)在上海开幕。一批世界顶尖科学家齐聚,其中最闪耀的科学“明星”包括数学大师丘成桐、FAST首席科学家李菂,他们带领观众抬头仰望星空,低头思索数字的奥秘。

几乎同时,浩瀚太空中,中国空间站神舟十四号航天员乘组进行第一次出舱活动。在完成准备工作后,9月1日18时26分,航天员陈冬打开问天实验舱气闸舱舱门。后续,陈冬、刘洋在舱外作业,蔡旭哲在核心舱内配合支持,共同完成各项约7个小时的既定任务。

从宇宙到“元宇宙”,人工智能,已经成为最尖端探索与科技发展的基础工具,也是国际合作的前沿。

基础科学为王,数学与AI互促共进

在大会上,微软前执行副总裁、美国国家工程院外籍院士沈向洋对话了世界顶级数学家丘成桐先生。丘成桐解释了他理解的什么是“一流的数学”。“数学研究很多奥秘,从数学家眼中看来所谓大自然,既包括我们看到的物质世界、宇宙、银河系,也包括社会、经济领域所有发生的一切,所以数学家眼中的大自然是无所不在、无所不包的。”丘成桐表示。

在丘成桐看来,世界一流的数学一定要能够看到这些学问的前景,要画一幅很大的图画,并且要会“画龙点睛”。“谁能够将眼睛点出来,就能够看到更远、更广大的所谓自然界的广袤空间,这就是一流的数学。”丘成桐说道。

在谈到数学与人工智能关系的时候,丘成桐以数学家、“计算机之父”冯·诺依曼为例称,从计算机到人工智能,都应用到了冯·诺依曼结构,他是一位很有启发性的大数学家。

数学为人工智能奠定了基础,而人工智能的发展又反哺了数学学科的进步。丘成桐认为,数学家对于很多重要的问题并不肯定,例如在数学界一个很出名的问题就是“有限群分类”的问题。“有限分类由很多数学家共同合作完成,但是整篇文章有几千页纸要证明,我想这仅靠人力是很难完成的。人工智能可以帮忙了解这个证明有没有缺憾,我想是可以了解的。”丘成桐表示。

他还提到智能语音翻译可能给中国数学家带来的好处。丘成桐在接受第一财经记者专访时表示,世界上最伟大的数学家之一欧拉,他用拉丁文写了1000多篇著名的论文,但只有两三百篇文章是后人读过的。

“要知道,尽管今天的知识进步那么快,但是数学与很多学科不同,我们数学家还在读几百年前的古典文章,很多数学或者物理学的文章是用拉丁文或德语写的,这些文章很多还没有被翻译出来。”他对第一财经记者表示。

在丘成桐看来,与“古人”对话,与不同文化背景的数学家对话非常重要。“上百年来中国在世界数学史上没有一席之地,很大程度上是在语言文化上吃亏。”他告诉第一财经记者,“数学很奇怪,每个国家都有自己的风格,数学家的文化水平以及交流的能力很重要。所以我们一定要去了解欧洲一流学者的论文,现在中国的数学家都没有重视这件事,与全球学者的交流不够深刻,如果没有交流,就不会有进步。”

培养一流的数学家也并不容易。丘成桐一直相信“只有大师才能培养大师”。今年4月,丘成桐离任哈佛大学,全职回归清华大学,并成立了丘成桐书院。对此,他表示:“从历史上看,伟大的数学家基本上都是10岁、11岁的时候开始发力,对数学产生兴趣,所以我期望我在国内能够从很小的小孩子开始培养他们对数学的兴趣,同时要避开为考试而学习的习惯。”

丘成桐表示,未来希望每一年能够在全国挑选100名不用参加高考的中学生加入丘成桐书院发展。他们会得到完全不一样的训练方法。“我们的学制是八年制,从大学开始一路念到博士,从明年开始招收学生。期望到了8年后,这批学生中能够产生中国第一批拿菲尔兹奖(数学领域的国际最高奖项之一)的得主,我充满信心。”丘成桐说道。

倾听来自宇宙的声音,AI高手出招

数学家眼睛里看到的世界宇宙都是数字,而天文学家眼里看到的都是信号。1609年,伽利略第一次使用望远镜技术看向太空,标志着天文学的诞生。当时他看到月球表面的地貌,延展了人类的感知;而近代天文学又延展到红外、射线,超出了人类能够感知到的世界。

在WAIC开幕式上,一段来自宇宙的声音征服了观众。它是由来自中国的全球最大的射电望远镜“天眼”FAST发现的第一颗脉冲星发出的真实信号,大约1.6秒重复一次。科学家们把信号转变成了声音。

在一场“星辰大海与脚踏实地”的对谈中,清华大学苏世民书院院长薛澜教授对话发现了这颗脉冲星的FAST首席科学家、中国科学院国家天文台李菂研究员。

今年6月9日,来自FAST的一项关于快速射电暴的研究成果登上国际学术期刊《自然》。这项研究同样来自李菂领导的国际团队,通过FAST“多科学目标同时巡天”优先重大项目完成,首次监测到持续活跃的重复快速射电暴。

在谈到天文学与人工智能的关系时,李菂表示:“人工智能已经成为天文学家在数据处理和工作中天天使用的工具。我非常期待未来两三年之内,人工智能能给我们呈现一个完全不一样的世界和完全不一样的感知,因为它实际上是把我们收到的信号映射到更高维的空间里面,用它来寻找和探索我们目前甚至无法想象的规律。”

事实上,人工智能可以帮助天文学家建立模型,从而解决目前的“宇宙未解之谜”,快速射电暴的现象就是天文学家提出很多假设,但仍未得到很好解释的现象。在李菂看来,对于快速射电暴的不同解释模型,反映了科学家对这种现象仍然缺乏了解。

他强调天文学领域是国际合作非常密切的领域,尤其是FAST项目,自成立以来,一直是一个国际合作的项目。“不管拥有什么样的技术,总的目标是非常一致的,这是解决人类共同面临的挑战,特别是近几年在气候问题上的挑战。”李菂表示。

中国载人航天工程总设计师、中国工程院院士周建平在WAIC大会上说道:“国际合作是中国载人航天工作一直长期推动的,例如巡天望远镜,以及空间站项目。”

中国的载人航天工程目前已经进入到了空间站阶段。对此,周建平表示:“我们建空间站就是为了探索宇宙,我们在上面已经安排了很多科学设施,包括探索深空的设施。比如说明后年将要发射的望远镜,也在安排研制暗物质探测的设施,中国巡天望远镜的目标也是探索宇宙边缘,这里面会有大量的数据,这对暗物质和暗能量等的探索都意义重大。”

他还提到了前不久刚刚发射升空的韦伯望远镜。周建平认为,宇宙浩瀚,这些望远镜各有各的科学观测重点,各有特长、各有优势,“国际合作会促进我们通过使用不同的手段,加深对世界的了解”。

收回望向宇宙的目光,李菂和周建平最后谈论到对“元宇宙”的理解。他们表示,元宇宙在天文学当中目前的应用还比较少,不过未来也可以考虑把一些望远镜的数据做成VR的场景,让人们可以身临其境地在“宇宙”里面行走。

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