賈鵬：深耕數字宇宙　探索“銳利之眼”

穿過滿墻的星系圖和星軌圖交織的辦公室，《科學導報》記者見到了太原理工大學物理與光電工程學院教授賈鵬。圓圓的臉龐，在一副黑框眼鏡的襯托下，散發著文學紳士獨有的儒雅氣質，宛如從古老書卷中走出的學者。

“我從事天文研究有兩個原因：一是小時候就常去科技館閱讀書籍，對探索很感興趣。二是讀博期間，在導師蘇定強的影響下，開始專注天文學研究，并希望將研究服務更多人。”賈鵬對記者說道。

數據賦能 觀測邁向智能化

2013年博士一畢業，賈鵬毅然決然地踏上了歸途，將夢想的種子播撒在家鄉的太原理工大學。彼時，他的“科研陣地”不過是一個工作站與一張辦公桌，條件雖簡，卻未阻其志。“得益于工作單位配備的工作站與虛擬天文臺慷慨提供的共享數據，我得以掌握天文光學技術的最新資訊與觀測數據，從而在數據處理與儀器模擬研究中大展拳腳。”賈鵬說。尤為關鍵的是，博士期間的師承與科研訓練，為賈鵬奠定了堅實的數學、物理及天文基礎，使他善思善行。

賈鵬在工作實踐中敏銳地意識到：大光學望遠鏡作為天文學探索的“銳利之眼”，隨著光學望遠鏡口徑的不斷擴大，以及自適應光學、成像光譜儀等前沿技術的融入，科學家不僅收獲了豐富的天文觀測數據，還獲取了大量儀器測控數據。

賈鵬介紹道：“在通過數值模擬，將測控數據與科學數據有機融合，進行技術研究，一方面可深化科學家對儀器的認知，進而優化儀器性能；另一方面，測控數據亦能反哺科學數據處理，實現數據價值的最大化。”

在此理念引領下，賈鵬組建了智能光學成像團隊，在光學望遠鏡與圖像處理領域自由探索、勇攀高峰。針對大氣湍流對望遠鏡觀測的干擾，團隊研發了高速高精度的大氣湍流模擬方法，并創新性地提出了基于聚類的大氣湍流廓線分類與建模策略，構建了臺址測量數據與望遠鏡性能模擬評估的橋梁。此外，團隊還利用深度學習技術，針對存在大氣擾動與望遠鏡狀態誤差的情況，建立了望遠鏡不同視場點擴散函數（PSF）的建模方法，并成功應用于圖像復原與望遠鏡狀態評估。

這時，賈鵬發現團隊面臨另一個挑戰是：如何讓天文學家相信本次算法的結果，以及如何讓更多天文學家和公眾從本次成果中受益？

為此，賈鵬課題組搭建了一個名為galaxycircus的網站和相關微信小程序，并多次組織科普活動，邀請青少年參與科學研究工作。在這個過程中團隊解決了平臺的易用性問題，通過設計簡潔明了的用戶網頁界面，降低了平臺的使用門檻。其次，團隊針對天文應用設計了相關的數據集、網絡訓練工具和損失函數設計工具，讓本次算法能夠實現遠遠優于傳統算法的效果。研究人員表示，本次成果將用于多個領域，并成為筑牢專業化天文數據技術及促進知識普及工作的研發平臺。

先驗知識 智能成像“源密碼”

人類的天文觀測總是基于一定的先驗知識進行。在智能成像領域，“先驗知識”更是不可或缺的智能要素，對于提升大光學望遠鏡的數據質量具有舉足輕重的作用。

“我們課題組在這一領域進行了深入探索，發現經驗豐富的天文學家都是能夠憑借對海量文學圖片的直接觀察和直觀感受，推測出模糊圖像的原始形態，所以我們從中受到啟示，相似的天文目標可能因相似的物理過程而產生相似的圖像。”賈鵬說，基于此，課題組構建了數據驅動的圖像重建方法，即以少量高分辨率圖像為參照，有效提升圖像質量。

而作為教育工作者，賈鵬深知科研不僅要服務于學術界，更要惠及高校教學。因此，他將望遠鏡作為光學設計課程的生動案例，并運用虛擬現實技術（VR）設計了一款光學設計教學輔助軟件，幫助學生直觀理解并掌握光學設計知識。這一創新成果在第一屆全國虛擬現實課件設計大賽中榮獲全國一等獎，彰顯了其在教學領域的卓越貢獻。

同時，賈鵬充分利用互聯網上海量免費的天文數據資源，將其作為數字圖像處理、科技文獻檢索及利用等課程的背景資料與素材。他親自設計了“太原理工大學數據標注平臺”等校內教學服務網站，組織學生開展教學科研相結合的早期訓練，極大地拓寬了學生的視野與知識面。

隨著天文觀測數據的海量積累，公眾與科學家均可通過國家天文數據科學中心便捷地獲取這些寶貴資源。基于這些優質資源，賈鵬及其智能成像小組明確了未來的工作方向：一方面，團隊計劃利用機器學習與數值模擬技術，將實測數據導入光電系統模擬中，實現望遠鏡系統的數字孿生，為儀器數據的規整與匯集提供有力支撐；另一方面，致力于提升現有智能應用算法的性能，降低人工干預與標記數據的需求，同時提高算法的工程化水平。在數據上云的基礎上，將算法轉化為服務，為全民科學的普及與發展貢獻力量。