人工智能（AI）正在快速重塑科學(xué)家探索宇宙的方式——將海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為曾經(jīng)遙不可及的發(fā)現(xiàn)。在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，一項新倡議將匯集AI、統(tǒng)計學(xué)和天體物理學(xué)專家，加速這一轉(zhuǎn)變。

西蒙斯（Simons）基金會支持下，Keystone天文與AI（KAAI）訪問學(xué)者項目將通過一項國際指導(dǎo)博士后計劃，加速AI在宇宙學(xué)和天文學(xué)研究中的應(yīng)用。KAAI學(xué)者將參與在McWilliams宇宙學(xué)與天體物理學(xué)中心為期一個月的駐留，每位訪問學(xué)者配對兩位導(dǎo)師——一位天體物理學(xué)專家，一位AI或統(tǒng)計學(xué)專家——共同攻克天文學(xué)與機器學(xué)習(xí)交叉領(lǐng)域的高影響力問題。

每次駐留以一個實踐工作坊收尾，向更廣泛的社區(qū)分享軟件、數(shù)據(jù)集和工作流程。該計劃旨在培養(yǎng)一批既精通天體物理學(xué)又精通現(xiàn)代機器學(xué)習(xí)的全球互聯(lián)研究者群體，同時在這個數(shù)據(jù)豐富的科研環(huán)境中加速發(fā)現(xiàn)。

該計劃還為卡內(nèi)基梅隆的研究生提供了有意義的機會，他們與訪問學(xué)者合作，貢獻共享工具和工作流程，并在將AI應(yīng)用于天體物理學(xué)前沿問題中獲得直接經(jīng)驗。

"AI正在改變我們研究科學(xué)的方式，而天文學(xué)將是其影響最先、最快被感受到的領(lǐng)域，"McWilliams中心主任、該項目首席研究員Tiziana Di Matteo表示，"通過KAAI學(xué)者計劃，我們將McWilliams中心的跨學(xué)科優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為一個全球培訓(xùn)引擎——讓訪問學(xué)者與我們的機器學(xué)習(xí)和天體物理團隊合作，開發(fā)能夠推動該領(lǐng)域發(fā)展和改變科研方式的方法。"

McWilliams中心促進卡內(nèi)基梅隆物理系、計算機科學(xué)學(xué)院、統(tǒng)計與數(shù)據(jù)科學(xué)系（SDS）、軟件工程研究所以及合作機構(gòu)之間的協(xié)作，包括匹茲堡超級計算中心和匹茲堡大學(xué)物理與天文學(xué)系。該計劃優(yōu)勢的關(guān)鍵在于McWilliams中心、機器學(xué)習(xí)系、SDS以及物理科學(xué)統(tǒng)計方法研究中心（STAMPS）之間深度的跨學(xué)科合作，它們的綜合專業(yè)能力構(gòu)成了KAAI跨學(xué)科模式的骨干。

McWilliams研究人員正在開發(fā)所需的數(shù)據(jù)科學(xué)工具，將海量信息流處理成科學(xué)突破，推動天體物理學(xué)發(fā)展，并在AI、成像和地球數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新技術(shù)。

KAAI學(xué)者計劃將在未來三年內(nèi)支持六位訪問學(xué)者，每人駐留一個月。申請將于今年春季晚些時候開放。訪問學(xué)者將因整合AI與理論和計算天體物理學(xué)的項目入選，特別是在大規(guī)模模擬、計算建模和數(shù)據(jù)密集型分析等領(lǐng)域。通過為每位學(xué)者配備雙重卡內(nèi)基梅隆導(dǎo)師，該計劃促進了領(lǐng)域科學(xué)家與AI專家之間的深度跨學(xué)科合作。

Barnabás Póczos，卡內(nèi)基梅隆機器學(xué)習(xí)系副教授，將擔(dān)任該計劃的AI和機器學(xué)習(xí)主任。作為McWilliams中心成員，Póczos與其他教員、博士后研究員和研究生在共享代碼、數(shù)據(jù)和計算工具方面展開合作。

"看到新開發(fā)的機器學(xué)習(xí)方法正在改變我們做科學(xué)的方式，令人興奮，"Póczos說，"尤其是在天體物理學(xué)中，這些工具正在重塑我們探索海量復(fù)雜數(shù)據(jù)集的方式，使我們能夠提取微弱信號、識別稀有有趣的事件、加速科學(xué)模擬，并以前所未有的規(guī)模檢驗物理理論。通過用數(shù)據(jù)驅(qū)動的發(fā)現(xiàn)增強人類直覺，機器學(xué)習(xí)有潛力大幅加速我們對宇宙的理解，揭示原本會隱藏的現(xiàn)象。"

卡內(nèi)基梅隆機器學(xué)習(xí)系與McWilliams宇宙學(xué)中心有著悠久的密切合作歷史，結(jié)合了機器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計推斷和大規(guī)模計算的專業(yè)知識，以及天體物理學(xué)的深厚領(lǐng)域知識。這些持續(xù)的合作伙伴關(guān)系在機器學(xué)習(xí)和宇宙學(xué)交叉領(lǐng)域創(chuàng)造了有影響力的協(xié)作研究，并繼續(xù)在推動物理科學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)現(xiàn)方面發(fā)揮核心作用。

學(xué)者們離開該項目時將擁有將可信賴AI應(yīng)用于天體物理學(xué)前沿領(lǐng)域的實踐體驗，以及延伸至天文學(xué)之外的持久聯(lián)系。該獎學(xué)金的核心組成部分是知識傳播。每次訪問結(jié)束時，每位KAAI學(xué)者將共同組織為期一周的實踐工作坊，展示天文學(xué)前沿AI方法。這些工作坊將幫助加速新工具在國際研究社區(qū)中的采用，確保先進方法傳播到項目或機構(gòu)之外。

這些工作坊專為最大化影響力而設(shè)計，還將培養(yǎng)一個精通將前沿技術(shù)應(yīng)用于宇宙基本問題的全球研究者網(wǎng)絡(luò)。

"我們正在努力發(fā)展一個AI與天文相關(guān)子領(lǐng)域的國際專家全球社區(qū)，"Di Matteo說，"在西蒙斯基金會支持下，工作坊將匯聚機器學(xué)習(xí)和天文學(xué)專家，推動該領(lǐng)域向前發(fā)展。"