18岁高中生独立开发AI,发现150万颗新天体

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一个 18 岁的高中生,居然能独立完成一项科研项目,并成为天文学领域顶刊《天文学杂志》的唯一作者,这样的故事听起来像是科幻小说,却真实发生在我们身边。

Matteo Paz 从小就对浩瀚星空充满好奇。他的母亲常常带他参加加州理工学院举办的免费天文讲座,这些讲座不仅普及天文知识,还安排户外观星活动。通过这种方式,Paz 渐渐爱上了天文学,梦想着探索宇宙的奥秘。

从兴趣到科研

2022 年夏天,Paz 加入了加州理工的行星探索者学院,这是一个由 NASA 喷气推进实验室与加州理工联合发起的项目,专为高中生提供天文学研究机会。在这里,他接触到了 Python 编程、数据分析等实用技能,还学会了如何识别系外行星。

后来,Paz 遇到了他的科研启蒙导师 Davy Kirkpatrick。Kirkpatrick 不仅是一位天文学家,也是红外处理和分析中心的资深科学家。在他的指导下,Paz 开始将对天文学的兴趣转化为实际研究。

在 Kirkpatrick 的带领下,Paz 参与了对 NASA“广域红外巡天探测者”(WISE)卫星数据的研究。这些数据最初是为了寻找近地天体,但却意外地记录下了大量变星的数据。变星是一种亮度随时间变化的天体,研究它们可以帮助科学家更好地理解宇宙的演化。

用 AI 解决海量数据难题

面对 NEOWISE 项目产生的 2000TB 数据,手动筛选几乎是不可能完成的任务。Paz 想到了一个巧妙的办法——人工智能。他在高中时就学过 AP 微积分 BC 课程,具备扎实的数学基础,这为他开发机器学习算法打下了坚实的基础。

在短短六周的暑期研究中,Paz 设计了一套名为 VARnet 的机器学习算法。这套算法能够从海量数据中筛选出可能的变星,并对其进行分类。在这个过程中,Paz 得到了 Kirkpatrick 和其他专业人士的悉心指导。他们分享了自己的天文学机器学习经验,帮助 Paz 解决了许多技术难题。

尽管研究进展顺利,但 Paz 也经历了无数个孤独而漫长的夜晚。他常常独自坐在实验室里,面对着电脑屏幕,试图解决一个又一个难题。然而,正是这些困难让他不断成长,最终取得了突破性的成果。

成果惊艳世界

经过不懈努力,Paz 成功发现了 150 万个潜在的新变星,并从中筛选出了 84 万多个高置信度的候选体,其中 54 万多个是全新的发现。这项研究成果不仅发表在了《天文学杂志》上,还帮助加州理工的一个研究团队找到了几十个此前未被探测到的恒星系统。

凭借这项研究,Paz 获得了再生元科学人才奖的桂冠,这是美国最具声望的高中生科学竞赛之一。在决赛中,他用通俗易懂的语言向评委们介绍了复杂的 AI 技术和研究成果,赢得了评委们的高度评价。

在接受采访时,Paz 坦言自己对获奖感到意外,但他对未来充满了信心。他表示,自己的下一个目标是进入斯坦福大学深造,并继续探索天文领域的未知领域。

不止于科研

除了科研,Paz 还积极参与其他活动。他曾创立并运营“金钱至上——青少年金融教育”项目,向同龄人传授金融知识;他还创办了一家音乐会推广公司,支持自己喜欢的音乐。

对于未来的规划,Paz 表示,他将继续与加州理工保持合作,目前在 Kirkpatrick 的 IPAC 部门兼职。他还计划将红外望远镜送入地球轨道,用于监测火灾风险。

Paz 的成功离不开家庭的支持和导师的指导。他的父母从小就鼓励他对科学的兴趣,而 Kirkpatrick 则帮助他实现了从兴趣到科研的跨越。正如 Paz 所说:“一旦决定去做,就要敢于迈出第一步,接下来才会有第二步、第三步……”

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