山东
IT之家 9 月 10 日消息，今年春天，NASA 的阿尔忒弥斯 2 号任务完成了具有历史意义的月球掠飞，这是 1972 年之后人类首次载人绕月飞行。4 月 6 日，宇航员里德 · 怀斯曼、克里斯蒂娜 · 科赫、维克多 · 格洛弗与杰里米 · 汉森抵达了比以往任何人都更远的地外空间。如今，NASA 在筹备后续阿尔忒弥斯系列任务的同时，正与 IBM 合作，为科研人员打造全新的月球研究工具。
当地时间周四，双方联合发布了 NASA-IBM 月球基础大模型。这是一套开源人工智能系统，可在 Hugging Face 平台下载。IBM 欧洲、英国及爱尔兰研究院院长胡安 · 贝尔纳韦-莫雷诺博士介绍，作为基础大模型，它可以完成多项任务。首先，NASA 与 IBM 发现，该模型特别擅长识别月球表面可能存在冰的区域。
IT之家注意到，双方开展了一项对照测试：将模型的预测结果，和一套依靠成熟科研流程生成的月球地图进行比对，这套地图融合了地形、温度以及其他环境数据。研究团队还把该模型和微软开发的高分辨率图像视觉处理模型 SwinV2-B 做对比，最终 NASA-IBM 模型的识别误差降低了 23%。之所以选用 SwinV2-B 作为参照，是因为它常被用作各类图像分析任务的基准模型。
NASA 和 IBM 还测试了模型识别、分类陨石坑的能力。在这项测试中，新模型仅使用一半训练数据，性能就比 SwinV2-B 高出 19%。8 月 5 日，SpaceX 一枚猎鹰 9 号火箭撞击月球，研究团队借此机会验证了模型能力。IBM 将撞击影像输入模型后，模型准确识别出撞击形成的新陨石坑，即便这个新坑和原有陨石坑大面积重叠。贝尔纳韦-莫雷诺评价：“效果非常出色，模型一次就识别成功。”
贝尔纳韦-莫雷诺表示，训练这套模型本身就充满挑战。他解释道：“在地球遥感观测中，我们能拿到画质完好的图像。地球大气会散射阳光，环境光可以填充阴影区域，让阴影边缘变得柔和。但月球上的阴影边缘锐利如刀，漆黑一片。拍摄时，阴影区域的像素不携带任何有效信息。”他说：“月球上，不同时段的阳光照射角度不同，时而照亮地表，时而划出浓重阴影，模型必须处理这类光影变化。同一个陨石坑，在不同照片里看起来可能完全不一样。”
另一个难题来自计算机视觉模型常规的训练与测试逻辑。常规做法一般是抹除图像的部分区域，让模型基于训练学到的图像规律，还原被抹掉的内容。贝尔纳韦-莫雷诺举例：“我们可以抹掉一个陨石坑 90% 的画面，只留下 10%，让模型还原剩下 90%。”这套方法放到月球场景行不通。原因不难理解：从轨道拍摄的照片里，大量陨石坑外观高度相似。
贝尔纳韦-莫雷诺称，IBM 一开始尝试用传统方式训练模型，结果“完全失败”。研究团队最终想出了一套创新方案：“我们把月球像橙子一样切成多个扇形区块，训练集区块和测试集区块完全分开。这样一来，模型训练就能保持良好的一致性。”
NASA 与 IBM 对这次发布寄予厚望，其中一个重要原因是配套推出了全球首个同类开源数据集，可供其他科研人员用来开发新模型。数据集整合了数万张影像与探测仪器数据，来源包括 NASA 的月球勘测轨道飞行器（LRO）、重力恢复与内部实验室（GRAIL）任务，以及日本的月亮女神号月球探测器（SELENE）。
贝尔纳韦-莫雷诺说：“过去一直没有功能全面、性能强大的月球专用大模型，一大原因就是缺少整理得当的配套数据。”这里的数据整理，指构建一套网格体系，让影像里每一个像素，都能对应模型可调用的其他维度探测数据。“单单这件事本身就是重大科研成果。抛开模型不谈，科研圈现在拥有了一套配准对齐的数据集，包含超过 200 万个数据点。”他补充道：“AI 模型总会被更新的模型淘汰，但数据才是支撑 AI 模型持续发展的根基。”
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