贾鹏:数字宇宙的探索者

2025-04-22 08:39 来源:山西工人报
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作为教育工作者,他为学生打开探索宇宙的大门;作为科研人员,不到40岁的年纪已在天文学领域取得卓越成就。

贾鹏:数字宇宙的探索者

山西工人报全媒体记者 师萟

太原理工大学物理与光电工程学院教授贾鹏,年轻的面庞上,散发着浓浓的书卷气质。在挂满星系图和星轨图的办公室,他娓娓道来从事这个专业的初心:“小时候常去科技馆,就对探索宇宙产生了兴趣。读博期间,在导师苏定强的影响下,我开始专注天文学研究,并希望用研究成果服务更多人。”

2013年博士毕业,贾鹏回到家乡入职太原理工大学。当时条件虽然略显简陋,但他潜心进行数据处理和仪器模拟研究。大量的实践让贾鹏意识到,随着光学望远镜口径增加及自适应光学、成像光谱仪等新技术的引入,除了天文仪器的观测数据,科学家也获得了大量仪器测控数据。通过数值模拟,结合测控数据与科学数据进行技术研究能加深科学家对仪器的理解,进一步提升仪器性能,仪器测控数据也可用于科学数据处理,提升数据价值。

在此理念下,贾鹏组建了智能光学成像团队,针对大气湍流对望远镜观测的干扰,研发了高速高精度的大气湍流模拟方法,并创新性地提出了基于聚类的大气湍流廓线分类与建模策略,构建了台址测量数据与望远镜性能模拟评估的桥梁;针对存在大气扰动与望远镜状态误差的情况,建立了望远镜不同视场点扩散函数(PSF)的建模方法,并成功应用于图像复原与望远镜状态评估。

天文观测是基于一定的先验知识进行的,在智能成像领域,先验知识更是不可或缺的智能要素。“我们课题组在这一领域进行了深入探索,发现经验丰富的天文学家都是能够凭借对海量文学图片的直接观察和直观感受,推测出模糊图像的原始形态。我们从中受到启示,相似的天文目标可能因相似的物理过程而产生相似的图像。”贾鹏带领课题组构建了数据驱动的图像重建方法,以少量高分辨率图像为参照,有效提升图像质量。

作为高校教师,贾鹏为了提升教学质量,将望远镜作为光学设计课程的例子,利用虚拟现实技术(VR)设计了光学设计教学辅助软件,帮助学生形象地掌握光学设计知识,并在第一届全国虚拟现实课件设计大赛上获得一等奖。

在2024年中国信息协会数据要素应用创新大赛中,贾鹏作为太原理工大学智能光学成像实验室负责人,与国家天文台强强联合,凭借“AI赋能天文‘探索’与‘教育’融合的数字化服务项目”荣获全国二等奖。此项目针对天文观测领域的海量数据和稀有天体发现难题,开创性地提出了一种“人工智能+公众科学”的全新科研范式。此次合作研发了我国首个天文图像大模型,开发出高效识别已知天体和筛选未知天体候选体的技术。项目团队将公众科学融入科研流程,开发了基于“连连看”的未知天体识别游戏,让包括中小学生在内的广大天文爱好者也能参与到科学探索中来。

此外,团队还自主研发了推荐系统和语言大模型,搭建起天文学家与天文爱好者之间直接沟通的桥梁,能够有针对性地提供相关天文知识,开辟了科学普及的新模式。

在不断的探索实践中,贾鹏和他的智能成像小组对未来的工作方向也逐渐明晰,一方面要利用机器学习和数值模拟技术将实测数据导入光电系统模拟中,实现望远镜系统的数字孪生,为仪器数据规整和汇集提供条件;另一方面要提升现有智能应用算法的性能,降低人工干预和标记数据的需求,提升算法的工程化水平,将算法转变为服务,为全民普及的科学研究作出贡献。

责编:周美玲