一個高中生，給宇宙來了個“大掃除”，直接揪出150萬個以前沒人知道的“太空新鄰居”！

主角Matteo Paz（馬特奧·帕茲），帕薩迪納高中的學生。他憑著一套全新的AI算法，不僅挖出了這150萬個太空“新星”，還順帶拓展了NASA一項任務的潛力，更以獨立作者身份，在頂刊《天文學雜志》上發了篇硬核論文。

就這操作，Paz直接在“再生元科學天才獎”中拔得頭籌，斬獲25萬美元大獎！

一、天才的火花與“點燈人”導師

這帕茲小哥，還在上小學的時候，他老媽就帶他去加州理工聽公共的“觀星講座”，那會兒，宇宙的種子就在他心里發了芽。

到了2022年夏天，他直接殺到加州理工校園，參加了由天文系教授安德魯·霍華德（Andrew Howard）領銜的“加州理工行星發現者學院”，猛補天文和相關的計算機科學。

2023年，他又報名了加州理工為期六周的“夏季研究連線”項目。該項目是另一個由教學、學習與推廣中心（Center for Teaching, Learning, and Outreach）運營的神仙項目，專門把本地高中生跟校園實驗室的導師們“配對”。

這時候，帕茲的“貴人”出現了：天文學家、IPAC高級科學家戴維·柯克帕特里克（Davy Kirkpatrick，下文統稱柯老師）。這位柯老師，在過去的五個夏天里，除了帶本科生、公民科學家和訪問研究生學者，還堅持指導高中生。

帕茲提起導師，那是贊不絕口：“能遇到柯老師，我真是太幸運了。我記得第一次跟他聊，我就說我想整個大活兒，搞一篇論文出來。他非但沒勸退我，反而說：‘行啊，那咱聊聊這個?！?他給了我一個毫無束縛的學習體驗。”

而柯老師自己，也是在良師的指引下才走上天文學之路的。他成長于田納西州的一個農業社區，是他的九年級化學和物理老師點燃了他的天文學夢想。當時，柯老師的老師告訴他和他的母親，他有潛力，并指導他該如何選課為大學做準備。

柯老師說：“我想把這種指導傳承下去，希望能幫到更多的人。如果我看到他們的潛力，我會確保他們能充分發揮出來，我會盡我所能去幫助他們?！?這 mentorship 的傳承，簡直了！

二、NEOWISE的“數據金礦”與導師最初的“小目標”

圖注：NEOWISE，近地小行星紅外廣域巡天探測器

柯老師心里一直惦記著一個叫NEOWISE（近地天體廣域紅外巡天探測器）的紅外望遠鏡。這臺望遠鏡雖然現在已經“退休”了，但它在過去十多年里，可是兢兢業業地掃描了整個天空，搜尋小行星和其他近地天體。

在它忙著追蹤小行星的時候，其實也探測到了其他更遙遠宇宙天體的熱量變化——那些劇烈閃耀、規律脈動或者被遮擋時亮度變暗的天體。天文學家管這些叫“變源”（variable objects），比如類星體、爆發的恒星、互相掩食的雙星等等，都是些“神出鬼沒”的家伙。

但問題來了，這些關于變源的數據，之前一直沒被好好利用。如果NEOWISE團隊能把這些變源識別出來，整理成一個目錄共享給天文界，那將為了解這些宇宙實體如何隨時間演變提供寶貴的線索。

柯老師回憶道：“那時候，我們那個記錄了十多年來每一次探測的表格，數據量已經快接近2000億行了！” 我的天，2000億行！手動翻？那不得翻到地老天荒？

“所以我當時給暑期項目的想法是，先挑一小塊天空區域，看看能不能手動找到一些變星。然后我們可以把這些發現展示給天文界，說：‘瞧，這是我們手動發現的新東西；你們想象一下這個數據集里還藏著多大的潛力！’”

三、高中生的“AI外掛”：從“大海撈針”到“宇宙級掃描”

圖注：Matteo Paz 在 2023 年的一次研討會上介紹了他項目的研究初期工作。照片：Kitt

于是，這個事兒就交給了帕茲。

帕茲在學校選修的一門整合了編程、理論計算機科學和形式數學的課程，早就深諳AI之道。

帕茲心里門兒清：AI訓練，最喜歡的就是像柯老師給他的這種量大管飽、還井井有條的數據集。而且，他編程所需的大學高階數學知識，在帕薩迪納聯合學區的數學學院（Math Academy）里啃完了。

帕茲開始開發一種機器學習技術，目標是分析整個NEOWISE數據集，并標記出潛在的變源。就在那短短的六周里，他的AI模型初稿就搞出來了，而且效果初顯。期間，他不斷跟柯老師請教，學習相關的天文和天體物理知識。

“每次和柯老師開會，都是10%的工作，剩下90%的時間我倆就是瞎聊，”帕茲笑著說?！澳苡袀€人這樣一起聊科學，感覺超酷的?！?/p>

柯老師還把他引薦給了加州理工的天文學家舒巴內·赫馬蒂（Shoubaneh Hemmati）、丹尼爾·馬斯特斯（Daniel Masters）、阿希什·馬哈巴爾（Ashish Mahabal）和馬修·格雷厄姆（Matthew Graham）。這些大牛們在天文機器學習技術以及短時標、長時標變源研究方面，都給了帕茲不少專業指導。

現在，帕茲已經把他的AI模型打磨得爐火純青，處理了NEOWISE觀測到的所有原始數據，并對結果進行了分析。這個被訓練來探測望遠鏡紅外測量中微小差異的算法，在數據中標記并分類了150萬個潛在的新天體！師徒二人計劃在2025年，把NEOWISE數據中亮度變化顯著的天體的完整目錄發表出來。

四、“不務正業”的AI與導師的“人生高光”

你以為這AI只能看星星？那格局就小了。

帕茲說：“我實現的這個模型，不僅能用于天文學的其他時域研究，理論上還能用于任何以時間序列格式出現的數據。我能預見到它在（股市）圖表分析方面的應用潛力，因為那些信息也是時間序列，周期性成分可能至關重要。你甚至可以用它來研究大氣效應，比如污染，其中季節性和晝夜循環就扮演著重要角色。”

帕茲在科學獎上的成功，也讓柯老師對“為人師表”有了新的感悟：“當他們宣布馬特奧是科學競賽的冠軍時，那是我人生中經歷過的最激動人心的時刻。我自己以前也獲過獎，那當然很刺激，但是當你幫助別人發揮了他們的潛力，并因此得到認可時，那種感覺太美妙了?！?/p>

圖片

2025 年再生元科學人才搜索一等獎得主馬特奧·帕茲手持他的獎杯。照片：科學協會

柯老師補充道：“我們能多大程度上發掘本地社區里那些真正聰明的年輕人，指導他們，確保他們的潛力不被埋沒和流失，我們整個社會就會變得更好。”

現在，帕茲一邊完成他的高中學業，一邊已經是加州理工的正式員工了。他在IPAC為柯克帕特里克工作，參與管理、處理、存檔和分析來自NEOWISE以及NASA和NSF支持的其他幾個空間任務的數據。這可是帕茲小哥人生第一份帶薪工作！