當(dāng)人類首張黑洞照片公布問(wèn)世，全球?yàn)橹�沸騰!這是一個(gè)位于代號(hào)為M87的星系的黑洞，距離地球5300萬(wàn)光年，質(zhì)量相當(dāng)于60億顆太陽(yáng)!

　　可不要小瞧了這樣一張并不清晰的黑洞真相，它的背后是全球200多位科研專家，動(dòng)用了8組遍布全球的毫米/亞毫米波射電望遠(yuǎn)鏡，長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝10天，并通過(guò)2年的“沖洗”，才得以讓人們?cè)诎倌甑奶剿髦�后，第一次目睹黑洞的模�?

　　根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論學(xué)說(shuō)，黑洞一旦形成，其界限之內(nèi)的所有物質(zhì)都無(wú)法逃逸，連光也不例外。換句話說(shuō)，我們沒(méi)辦法采用電磁波手段對(duì)不發(fā)光的黑洞進(jìn)行拍攝。

　　不過(guò)科學(xué)家們找到了“曲線救國(guó)”的辦法：利用黑洞邊界的物質(zhì)——這些物質(zhì)發(fā)出的輻射可以逃逸到遠(yuǎn)處并被人類探測(cè)到，它們將勾勒出黑洞的輪廓。

　　拍攝已是不易，然而成像更是一個(gè)復(fù)雜艱巨的任務(wù)。這就不得不提一位在計(jì)算機(jī)成像環(huán)節(jié)的靈魂人物：29歲的MIT博士凱瑟琳·鮑曼。正是她主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的算法，幫助人類“看見(jiàn)”了黑洞。

　　早在幾年前，研究界興起“用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理模式來(lái)突破光學(xué)成像邊際”的熱潮，凱瑟琳在2015年進(jìn)入這一交叉領(lǐng)域，開(kāi)始研究設(shè)計(jì)精密的算法，讓肉眼看不見(jiàn)的東西現(xiàn)出原形。隨后她加入了黑洞團(tuán)隊(duì)的算法小組。

　　黑洞的觀測(cè)數(shù)據(jù)不僅少而分散，而且噪聲太多，為了克服這些困難，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為清晰可理解的圖像，凱瑟琳肩負(fù)著開(kāi)發(fā)全新算法的任務(wù)，其難度不亞于“在地球上看清月球上的一顆葡萄”。

　　一年后，凱瑟琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出算法“CHIRP”，其在過(guò)濾“噪音”方面表現(xiàn)突出，不僅能用來(lái)構(gòu)建黑洞圖像，也適用于其他使用無(wú)線電干涉測(cè)量技術(shù)的任何系統(tǒng)。

　　2017年4月，8組望遠(yuǎn)鏡完成了對(duì)M87黑洞的集中拍攝，采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)了500萬(wàn)G!數(shù)據(jù)之巨大甚至無(wú)法通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送，而改用裝載到總重量超過(guò)半噸的幾百個(gè)硬盤里，運(yùn)送至美國(guó)和德國(guó)的中央處理中心。

　　如何處理這么多而繁雜的數(shù)據(jù)?這就需要派出機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能技術(shù)!

　　CHIRP 算法能進(jìn)行連續(xù)高分辨率圖像重建，合理補(bǔ)足缺失的數(shù)據(jù)，捕捉黑洞的邊界，生成一張看起來(lái)像是黑洞圖片。這其中，離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練：大量的天文照片和日常生活照片被切分成碎片“喂“給算法，訓(xùn)練計(jì)算機(jī)分辨兩者的區(qū)別，最后獲得符合望遠(yuǎn)鏡所測(cè)量數(shù)據(jù)的完整圖片。

　　所以，其實(shí)我們看到的黑洞照片，是對(duì)龐大的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合成處理后的“視覺(jué)呈現(xiàn)”。這是人類史上的偉大創(chuàng)舉，而人工智能算法在其中起到了關(guān)鍵性的作用!

　　人類對(duì)宇宙的認(rèn)知，已被AI改寫!

　　如今，人工智能已在人類的各個(gè)領(lǐng)域參與及賦能，人工智能時(shí)代已越來(lái)越近，我們的孩子將直面未來(lái)的科技挑戰(zhàn)。編程，作為人工智能的底層邏輯，是適應(yīng)未來(lái)AI時(shí)代的金鑰匙。

　　在美國(guó)，編程已經(jīng)成為孩子繼閱讀、寫作、算術(shù)3項(xiàng)基本能力外，需要掌握的第4項(xiàng)必備技能。歐美其他教育先進(jìn)的國(guó)家，同樣認(rèn)同編程的重要性，從小學(xué)就開(kāi)始讓孩子接觸編程。我國(guó)緊隨其后，近年連續(xù)出臺(tái)各類政策文件，鼓勵(lì)推廣中小學(xué)編程教育：浙江省把信息技術(shù)(含編程)正式納入了高考科目;山東省及北京、南京等城市已將編程納入到小學(xué)必修、中考內(nèi)容之中。