还在人工观测星空？你OUT了，自动化望远镜将改变天文学

自主运行的望远镜如何改变天文学

VISTA（用于天文学的可见光和红外光探测望远镜），位于智利的塞罗帕拉纳尔。
照片来源:Y.贝莱茨基（智利拉斯坎帕纳斯天文台）/欧洲南方天文台
天文学家和物理学家，持续寻求宇宙最深层次问题的答案，但在许多问题上，包括暗物质和暗能量，他们都遇到了阻碍。如果有一架自主运行的望远镜，摒弃人类的偏见和复杂性，它能够解决我们一直找不到答案的难题吗？

今天，人类操控天文台观测天空，使观测设备对准某个目标物；或者，更常见的是，考虑到地球运转、天气及其他因素的影响，在一系列希望收集到观测数据的目标物之间移动。科学家们现在正在思考如何使望远镜自主计算运行，扫描其列表清单里的一系列目标，以优化对宇宙重大事件的搜索。
布赖恩·诺德（费米实验室的助理科学家）告诉美国科技博客网站Gizmodo说：“正像我们决定将驶向哪条路，或接下来读哪本书一样，我们关心：哪些模拟程序和观测过程可以被参数化设置，以便自动探索我们未知的宇宙空间最深处。 ”

今天，目标列表清单，被发送到望远镜系统里，这样，计算机脚本在人类的辅助下，选择有价值的目标、控制观测指向。诺德认为，这是让望远镜做出更好决定的机会，甚至它可以在给定的特定坐标之外进行探测。一架“智能”的望远镜，甚至可以实时应对任何意外状况，例如：自动旋转方向，花更多的时间去观测，突然发生的黑洞爆发现象。诺德已经熟悉了，利用“机器学习”技术，让其对宇宙空间目标进行分类。通过与其他专家的交流，他意识到， “机器学习”技术，可以成为优化科学实验（包括优化望远镜性能）的一种方法。

“这是一个具有挑战性的难题。 ”奥尔丽.艾德伦解释说。她现在是美国国家加速器实验室研究助理，她将“机器学习”技术应用于控制粒子加速器，这在一定程度上给了诺德灵感。 “地球持续旋转，夜空在一年里不断的变换，同时，云层可能在某个特定夜晚，阻碍观测列表清单上的目标物。 ”
“如果我只看普通天气预报，然后试图规划一条路径，使之最适合在环境状况改变后，观测一组新目标，那就很难做到。但如果让人工智能机器，来做这种路径规划，则是非常适合的。 ”艾德伦告诉我们。

而这，并不会让望远镜操作员失去工作， ——他们要维护保养、抽样检查望远镜，并确保自动程序正确运作，不会使望远镜失控到在其限制范围之外运行，比如：试图让固定安装的望远镜，观测根本无法指向的目标源。
但诺德不仅仅只是想自动规划观测天空的最有效路径，而是考虑：如果让天体物理学探索的整个过程实现自动化，是否可行呢？
早在2016年，诺德主持了一个合作项目，引入一种概念验证，叫做SPOKES ，即“光谱视野仿真工作流程”的缩写。该项目模拟预估的宇宙学参数，例如一个被称为暗能量状态方程的参数，它决定着宇宙的最终命运。这包含了我们已经观测过的关于宇宙的物理常数，以及观测星系的仪器信息，以便推测计算参数。从本质上说，这是一种程序机制，不仅可以模拟宇宙，还可以模拟望远镜和宇宙之间的相互影响。