首张完整紫外全天图问世，Claude Science补全缺失的三分之一天空

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天空的样子完全取决于你用什么波来观测它，每个波段都会凸显出不同的特征。

在可见光下，人们主要看到的是恒星。切换到红外波段，则会显现出集中于银河系带状区域中的微小尘埃颗粒所发出的光芒。在射电波段，恒星和尘埃逐渐隐没，而氢气（形成新恒星的原材料）则变得可见。而在 X 射线波段，人们能看到剧烈的天文现象，比如恒星爆炸，或者物质螺旋式落入黑洞。这些特征合在一起，让天文学家得以理解气体如何坍缩成恒星、恒星如何向星系中播撒尘埃，以及像我们这样的星系如何逐渐成形。

然而，紫外光下的全天图一直是缺失的。紫外光会被大气层的臭氧层吸收，因此要在紫外波段观测宇宙，就必须进入太空。在过去 50 年里，太空望远镜在紫外波段观测了天空的部分区域并公布了数据，但仍有许多区域从未被观测过。

今天，约翰斯・霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的天体物理学家、Anthropic 的研究员 Brice Ménard 宣布通过与 Claude Science 合作，制作出首张完整的紫外光天空图。

整片天空，银河系中心位于中央，以紫外波段呈现（结合了远紫外 154 纳米和近紫外 232 纳米），堪称震撼。这张图中约三分之一的部分，是由 Claude Science 预测得出的。

构建紫外全天图

此前，最大的数据集来自 NASA 的 GALEX 任务，该任务于 2003 年至 2013 年运行，通过约 38000 次独立观测，对约三分之二的天空进行了成像。但因为担心会损坏卫星的探测器，GALEX 刻意跳过了有非常明亮恒星的位置，包括银河系银道面。

现有统计技术可以估算缺失的数据，从而制作出一张完整的紫外天空图。但要做到这一点，需要艰苦的工作，涉及精确到单个像素级别的细致校准，以及复杂的、反复进行的分析工作。

今年夏天，Brice Ménard 着手与 Claude Science 一起制作一张完整的紫外天空图。指令陈述起来很简单，但执行起来却不容易：收集所有可用的紫外数据集，将它们统一到同一尺度上，合并成一张单一的地图，并填补每一块紫外望远镜从未观测过的天空区域。

为此，Claude 统筹了一支 AI 智能体团队。首先，这些智能体在网上搜索公开可用的天文紫外巡天数据，每一组巡天数据都包含大量单独的数据点或图像，并且这些数据是在不同条件下采集的。

下载数据之后，智能体必须让每一组巡天数据内部保持一致，以便将一个时间段拍摄的图像与另一个时间段拍摄的图像进行比较；然后，需要把这些巡天数据合并起来。由于这些数据集是由不同望远镜上的不同仪器收集的，因此在合并成一张地图之前，必须对它们进行交叉校准，以相同的分辨率重新绘制，并映射到共同的坐标系统上。Brice Ménard 向 Claude 给出了如何进行这些工作的高层指令，Claude 则派出一支智能体团队执行这些任务。

毫无疑问，最困难的部分是填补地图中的空缺。大约三分之一的天空从未在紫外波段被观测过。为了处理这些空白区域，Brice Ménard 让 Claude Science 使用「图像修复」（inpainting）技术，并结合可以利用的额外信息，来实现空缺区域的填补。

在紫外数据缺失的地方，我们拥有其他波长的观测数据，包括可见光、红外和射电。利用已被紫外波段测绘的三分之二的天空，Claude 学会了紫外与其他波之间的关系。然后，它将这一关系应用于没有紫外数据的那三分之一天空，估算出每个点应该是什么样子，以及它对该估算有多大把握。

为了检验模型预测的准确性，Brice Ménard 让 Claude 选取已经拥有紫外数据的区域，故意隐藏其中部分内容，制造出「空白区域」。模型必须在无法获取真实数值的情况下，利用它所学到的知识来补全画面。经过数轮改进后，它能够将隐藏数据估算到与真实紫外测量值相差 10% 以内，这一差异几乎是人眼无法察觉的。

最后，在图像修复背景之上，Claude 添加了对超过 1 亿颗单颗恒星紫外光的估算，这些恒星是根据欧洲空间局盖亚卫星在可见光波段的测量结果推断出来的。第一版完整的紫外天空图就此完成。

成果与意义

当然，Claude 并非第一次尝试就把所有事情都做对了。Brice Ménard 和 Claude 共同制作了十几个版本的地图，每一个都比上一个更加精细。

最终版地图展示了整个天空在紫外光下的样貌，并呈现出许多有趣的结构：发光年轻恒星周围闪耀的尘埃云；巨型尘埃环和尘埃回路勾勒出大质量恒星爆炸所吹出的气体泡；在远离银道面的地方，微弱的尘埃丝线贯穿天空，被整个星系汇聚的星光所照亮；银道面下方坐落着大麦哲伦云和小麦哲伦云，这两个小星系因年轻恒星而明亮...... 宇宙，美不胜收。

这张紫外全天图的意义远不止于此。Brice Ménard 表示它可以加入经典天空图的行列，帮助一代又一代学生领略宇宙的奥秘。

这是一次成功的 AI for Science 实践。合作持续了数天，Brice Ménard 与 AI 形成了一种工作节奏：Brice Ménard 会在 Claude Science 内进行几次交流以规划下一步，然后 Claude 会独立执行数小时的计算，而他则回去继续处理其他项目。

Brice Ménard 指出，许多科学家有好的想法，却因为工作优先级而一直搁置着。现在 AI 给了这样的机会：推进一个项目，而不必牺牲原本要用于其他研究的时间。

参考链接：https://www.anthropic.com/research/the-missing-map-of-the-sky