从诺奖冰立方到中国海铃计划,AI如何为大科学装置的效率加速
更新时间:2026-10-14 07:22:35 浏览次数:

  诺贝尔物理学奖授予美国威斯康星大学麦迪逊分校教授弗朗西斯·哈尔岑,表彰他对冰立方的决定性贡献,以及他发现具有天体物理起源的高能中微子。

  她向包括

  徐东莲透露,海铃2027年将建成一期,2035年体量将达冰立方的10倍。从南极冰到南海深水,中国正抓住下一个观测窗口。

  “1988年,哈尔岑跟兰尔德一起发表。从一个有点疯狂的科研想法发展到今天,38年过去了。”徐东莲在分享中完整回溯了这条时间线。

  这个周期可以拆解为三个阶段:概念到首串探测器入冰用了16年,首串到发现地外中微子用了9年,发现到诺奖又用了13年。

  冰立方的诺奖,奖励的不仅是发现了什么,更是开创了一种全新的观测工具。诺奖报告明确指出,本次授奖既是为了表彰哈尔岑主导冰立方的建成,也是为了表彰发现来自地外的高能中微子。

  徐东莲将其解读为,工具本身就是成果。“它开创了一种全新的观测高能中微子的科学工具。可以说,造仪器也是非常重要的。”

  但冰立方的局限同样明显。她提供了一个直观类比:“在冰里面,光子多次散射,你要去重建的话,角度分辨率较差。在冰里面看到的世界,好像一个棉花糖,散射非常多,极点位置只对北天区灵敏。另外,受南极气候和后勤条件限制,每年只有两三个月施工窗口。”

  更关键的是数据分析效率。“冰立方的数据量级,一年大约会有千亿个大气缪子、十万个大气中微子,而来自天体的中微子一年约两百个。”她说,“这个任务就相当于要在草垛里找一根针。”

  徐东莲表示,传统的流程是要把全部数据传回北半球,一份传到美国麦迪逊总部,一份传到德国DESY研究所,全球科学家再进行离线分析。冰立方运行约两年后才发现首批地外高能中微子事件,科学家大量的时间要花在数据分析、统计验证、排除本底上。

  “海铃”加速驶向深海:2027年建成世界首个近赤道中微子望远镜,2035年体量将达冰立方10倍

  海铃计划选址于南海约3500米深海处。徐东莲在分享中解释了深水的物理优势:“在水里面,散射很低,会比透过冰看得更清晰。同时,近赤道位置使地球自转能够带来全天区均匀的灵敏度。”

  2027年建成10根探测串列的一期望远镜后,该望远镜将成为世界首个近赤道中微子望远镜。2035年目标建成千根阵列,体量达冰立方10倍。

  她展示了面向下一代中微子望远镜的智能观测体系的架构:“我们要在芯片上部署轻量化的AI算法,直接在探测端去实时地理解、分辨海水里面看到的种种信号。判断这个看起来像一条鱼、像中微子,还是其他情况,把信号快速分辨好,然后回传到岸机上。”她补充称,深海探测器会漂移、摆动,传统人工标定效率极低,AI使得阵列能够边运行边校准。

  “我们只要研发出一个仪器的一部分,都会拿到海里面试试看。因为在实验室工作不代表它在深海能工作,这个必须经过深海的考验。”徐东莲表示。如果海铃能在2035年开始产出数据,它的概念到发现周期有望比冰立方明显缩短,不是因为科学问题变简单了,而是技术条件和工程能力变了。徐东莲还提到,在国庆中秋假期的最新海试中,原计划12小时的施工仅用5小时完成,“这是令人无比振奋的”。

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