磐石·金烏：AI賦能太陽物理實現(xiàn)科研范式革新

“磐石100”模型體系以“磐石·科學(xué)基礎(chǔ)大模型”為根基，匯聚AI-Ready數(shù)據(jù)資源，凝練AI-Ready科學(xué)問題，面向數(shù)學(xué)、物理、材料、天文、空天、地學(xué)、生物等學(xué)科重點方向，打造學(xué)科領(lǐng)域大模型能力集群，形成體系化創(chuàng)新生態(tài)。本系列文章將聚焦“磐石100”在各學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用案例，深入解讀人工智能賦能科研一線的創(chuàng)新實踐。

本期，讓我們一同了解“磐石·金烏”太陽大模型，看人工智能如何探索、理解太陽的奧秘。

“磐石·金烏”太陽大模型在中國科學(xué)院“磐石100”模型體系發(fā)布會上正式發(fā)布。該模型由中國科學(xué)院國家天文臺、自動化研究所聯(lián)合研制，面向太陽物理學(xué)科領(lǐng)域，基于自主儀器觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建，聚焦劇烈太陽活動精細化預(yù)測與自動化科研系統(tǒng)建設(shè)，為服務(wù)空間天氣保障、航空航天與導(dǎo)航通訊安全等國家重大戰(zhàn)略需求提供有力支撐。

錨定關(guān)于太陽活動的3個前沿科學(xué)問題

劇烈的太陽活動是災(zāi)害性空間天氣的源頭，可能對地磁層、電離層等日地空間環(huán)境造成強烈擾動，危及空間衛(wèi)星、航空航天（如SpaceX、星網(wǎng)等）、導(dǎo)航通訊等高科技系統(tǒng)安全。與此同時，太陽活動爆發(fā)的規(guī)律及其驅(qū)動機制至今仍是世界級科學(xué)難題，“是什么驅(qū)動了太陽的磁周期？”被《科學(xué)》（Science）雜志列為125個前沿科學(xué)難題之一。

圍繞國家重大需求與領(lǐng)域前沿，“磐石·金烏”重點關(guān)注三個關(guān)鍵科學(xué)問題：劇烈太陽活動是否可以準確預(yù)測；如何實現(xiàn)基于自主儀器的太陽活動準確預(yù)測；如何依托子午工程、先導(dǎo)專項、AIMS等大科學(xué)裝置實現(xiàn)太陽活動與空間天氣領(lǐng)域“預(yù)測—監(jiān)測—分析—學(xué)習(xí)”的自主科研閉環(huán)。

數(shù)據(jù)-模型-系統(tǒng)全鏈條創(chuàng)新融合

“磐石·金烏”以人工智能前沿方法與太陽物理研究的深度融合為核心邏輯，遵循“構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)—打造一流模型—形成系統(tǒng)平臺”的三步走技術(shù)路線，致力于實現(xiàn)太陽耀斑精細化預(yù)測范式與太陽物理研究范式的變革。

在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，依托中國科學(xué)院國家天文臺懷柔觀測基地（1984年建成）擁有的全世界持續(xù)時間最久的太陽矢量磁場觀測資料，研發(fā)團隊系統(tǒng)整合了40年長周期矢量磁場數(shù)據(jù)、15年高分辨空間衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)以及30萬篇公開發(fā)表的天文學(xué)文獻，構(gòu)建形成基于自主儀器數(shù)據(jù)、融合物理推理思維鏈的高質(zhì)量科學(xué)數(shù)據(jù)集與太陽物理領(lǐng)域?qū)Ｓ兄R圖譜。

“數(shù)據(jù)是下一輪人工智能競賽的制高點，儀器與數(shù)據(jù)質(zhì)量決定科學(xué)模型的能力邊界”，這一獨有的長周期、多模態(tài)數(shù)據(jù)資源為太陽基礎(chǔ)大模型的訓(xùn)練提供了堅實底座。

在模型能力上，作為“磐石·金烏”太陽大模型的核心模塊之一，太陽耀斑預(yù)測模型JW-Flare基于百萬張?zhí)柎艌鰣D像及其對應(yīng)磁物理參數(shù)，通過提示詞工程與模型微調(diào)訓(xùn)練完成，實現(xiàn)了對太陽耀斑爆發(fā)的準確預(yù)報。

在公開數(shù)據(jù)集測試中，JW-Flare對X級以上耀斑預(yù)報的真實技巧得分（TSS）達到0.95，較領(lǐng)域內(nèi)文獻可查的同類系統(tǒng)提升近10個百分點，處于領(lǐng)域內(nèi)領(lǐng)先水平；尤為突出的是，JW-Flare在18949個測試樣本中成功捕獲全部79個X級耀斑，實現(xiàn)“零漏報”，充分展現(xiàn)了多模態(tài)大模型在解決經(jīng)典科學(xué)難題中的能力與潛力。

在系統(tǒng)集成上，“磐石·金烏”構(gòu)建了“AI工程師—AI科學(xué)家—智能望遠鏡陣”協(xié)同的多智能體自動化科研體系。其中，AI工程師系統(tǒng)通過多智能體工作架構(gòu)模擬工程師團隊研究，自動完成受控對象工況分析、仿真模型參數(shù)設(shè)計、控溫策略形成、溫控代碼編寫與仿真驗證、代碼燒錄，已應(yīng)用于太陽望遠鏡關(guān)鍵組件精密測控攻關(guān)，實現(xiàn)±0.005℃精密溫控指標，相關(guān)成果已落地至探源專項衛(wèi)星的設(shè)計與實驗環(huán)節(jié)。

AI科學(xué)家系統(tǒng)以太陽物理知識庫為基礎(chǔ)，以太陽活動爆發(fā)預(yù)測為目標，實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、文獻閱讀、想法提出、假設(shè)驗證到研究報告撰寫的端到端全流程自動化太陽物理研究。2026年4月4日，研發(fā)團隊依托子午工程二期贛榆全日面磁場望遠鏡，首次實現(xiàn)了基于多智能體技術(shù)（“龍蝦”）的望遠鏡智能化自主觀測，推動太陽望遠鏡從“單一功能向陣列協(xié)同”“被動執(zhí)行向主動探索”“AI-Ready數(shù)據(jù)集向AI-Ready科學(xué)問題”加速演進。

邁出“AI自主探索”第一步

目前，“磐石·金烏”系統(tǒng)已取得三個層次的核心突破：構(gòu)建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的獨有學(xué)科數(shù)據(jù)集，打造出系列面向科學(xué)問題的大模型和太陽基礎(chǔ)大模型，相關(guān)指標國際領(lǐng)先；初步形成多智能體協(xié)同的AI工程師、AI科學(xué)家自動化科研系統(tǒng)；正在探索推進智能體“集群”驅(qū)動的太陽望遠鏡協(xié)同觀測與自主科研系統(tǒng)，并已形成最小可執(zhí)行系統(tǒng)。“磐石·金烏”構(gòu)建了從數(shù)據(jù)獲取到科學(xué)研究的自主科研閉環(huán)，邁出了從“人驅(qū)動機器”到“AI自主探索”的第一步。

“磐石·金烏”的發(fā)布，標志著我國在“人工智能+太陽物理”“人工智能+大科學(xué)裝置”融合發(fā)展方面邁出重要一步。下一步，研發(fā)團隊將持續(xù)推動懷柔觀測基地、子午工程、夸父一號、AIMS以及太陽極軌天文臺（SPO）等天基—地基觀測設(shè)備的智能化聯(lián)合，打造具備自主探索能力的AI太陽物理研究系統(tǒng)，朝著構(gòu)建能夠主動探索、發(fā)現(xiàn)的“硅基”智能系統(tǒng)目標持續(xù)邁進，為我國空間天氣保障、太陽活動機理研究及重大任務(wù)實施貢獻科技力量。

來源：中國科學(xué)院自動化研究所

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