美国加利福尼亚州帕萨迪纳市的一名18岁高中生马特奥·帕兹（Matteo Paz），凭借其利用人工智能（AI）算法在NASA的太空望远镜数据中发现150万个新宇宙天体的卓越成就，荣获了Regeneron科学人才搜索竞赛的一等奖，并获得了25万美元的奖金。
实习生的“逆袭”：用AI替代枯燥的手动筛选
帕兹最初在加州理工学院实习时，科学家们分配给他的任务是手动整理NASA任务产生的大量数据。这是一项非常繁琐且耗时的工作，被称为“典型的实习生工作”。
然而，帕兹并没有选择按部就班地完成这项枯燥的任务，而是决定利用自己的编程技能，开发一个AI算法来自动筛选数据。这个AI算法能够识别并分类各种天体，包括超新星和超大质量黑洞。
最终，帕兹的AI算法成功地在NASA的NEOWISE太空望远镜的十年红外巡天数据中发现了150万个新的宇宙天体。这些天体的发现，让他在众多参赛者中脱颖而出，赢得了科学人才搜索竞赛的桂冠。
“感到惊讶已经不足以形容我的心情，”帕兹在颁奖典礼后表示，“我甚至没有想过如果我赢了该对人们说些什么。”
揭秘宇宙深处的“变色龙”
帕兹发现的这些天体并非普通的恒星或行星，而是“变星”，这意味着它们的光度和亮度会发生剧烈且通常不可预测的变化。例如，黑洞会喷射出强大的能量束，其亮度会随着吞噬物质的多少和旋转速度的变化而变化。
这些变星蕴藏着丰富的宇宙信息，可以帮助科学家们解决一些最令人困惑的宇宙谜团。例如，通过研究这些变星，科学家们可以测量宇宙从大爆炸开始的膨胀速度，这是一个目前尚未解决的难题，并且可能会改写物理学理论。
尽管帕兹发现的大部分天体都只是“候选者”，需要科学家们进行进一步的研究才能确认它们的真实身份，但天文学家们已经开始深入研究他的发现目录。
AI算法：扫描天空的“千里眼”
为了实现他的目标，帕兹需要让他的机器学习算法梳理NASA的NEOWISE太空望远镜的近200TB的数据。NEOWISE望远镜主要负责在红外波段（人眼不可见）搜寻近地小行星和彗星。然而，红外波段也可以探测到隐藏在星际尘埃中的深空天体。
尽管NEOWISE最初的设计目的并非是寻找这些深空天体，但帕兹相信他可以通过他的AI算法将它们从数据中提取出来。
帕兹在加州理工学院的导师戴维·柯克帕特里克（Davy Kirkpatrick）表示：“在马特奥的工作之前，没有人尝试使用整个（2000亿行）表格来识别和分类所有重要的变异性。”
其他调查也曾尝试梳理NEOWISE数据以寻找特定类型的变星。
柯克帕特里克说，在暑期项目结束时，“他对结果印象深刻，所以我们以兼职的方式聘请他在加州理工学院完成目录的编写。”
帕兹说，他经常“在一个黑暗的房间里，眼袋很重，盯着电脑，试图解决一个错误”。有时，他会在加州理工学院的白板上解决数学问题，并咨询各种天体物理学家和天文学家。
一旦算法准备就绪，它就让他惊叹不已。
150万个新发现
为了分析所有200TB的数据，帕兹将数据分成13000个相等的部分。
该算法分析了红外辐射的微小变化，以识别可变空间物体并将其分类为不同的类别，例如黑洞或双星系统。在某些星座中，该算法发现的物体比预期的要多。
“那是我第一次开始看到这个项目的巨大潜力，”帕兹说。
最终，他调查了天空中超过4.5亿个物体，并确定了190万个可能是像黑洞或超新星这样的变星。其中，150万个以前从未被编目过——它们是新发现。
“它非常漂亮。不仅是因为这个数字——这是一个让你感到自豪的大数字——而且当你可视化数据时，”帕兹说。
这是他发现的所有候选对象的视觉效果图：
“你可以看到银河系，你可以看到卫星星系，你可以看到仙女座，你可以看到恒星形成的区域，”帕兹说。“即使这是一个非常片面的宇宙视角，只是在我们所做的每一个发现中绘制一个点，我们也能真正看到夜空的复杂性和荣耀。”
现在，加州理工学院的一个红外研究小组已经在利用他的目录VarWISE来研究遥远宇宙中的双星系统。柯克帕特里克说，他们已经在VarWISE中发现了数十个以前未被探测到的恒星系统。他补充说，这项研究有助于他们计算遥远的外星行星的质量。
帕兹将于今年晚些时候向《天体物理学杂志》提交该目录以供发表。该目录尚未经过同行评审过程，但该算法本身已经过同行评审，并于11月发表在《天文学杂志》上。
领导NEOWISE任务的科学家艾米·梅因策（Amy Mainzer）表示：“他发现的可变候选者将被广泛研究，并将说明天文调查的持久价值。”
柯克帕特里克说：“很明显，他只是一个独特的天才——聪明、勤奋，并且具有疯狂的能力将新发现的知识融入到研究宇宙的新想法中。”
从洛杉矶的火灾到大爆炸
至于帕兹和他的25万美元，下一个前沿是大学。他说他已经被斯坦福大学录取了，并且对潜在的职业道路持开放态度。
就在飞往华盛顿特区参加颁奖典礼的几周前，帕兹在帕萨迪纳的家中醒来，看到窗外有火焰。伊顿的火势蔓延得如此之快，以至于他没有收到任何官方警告。经过疏散和几天的火灾，他家的房子幸免于难。
“它真的给了你一个新的视角，”他说。“我对我有幸不必担心的那些问题有了新的认识。”
现在他正在考虑将红外望远镜送入地球轨道的可能性——这一次是为了监测地球本身的新兴火灾。
不过，更直接的是，帕兹希望利用他的NEOWISE发现来研究宇宙难以捉摸的膨胀速度，从大爆炸开始，并希望帮助科学家解决宇宙学中最大的谜团。
“它要么有助于解决当前研究中一个非常有争议的话题，要么将揭示关于宇宙起源的真正基础，”帕兹说。
