从诺奖冰立方到中国海铃计划，AI如何为大科学装置的效率加速

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（来源：每日经济新闻）

把一立方公里的南极深冰变成望远镜，要等多久才能等来一项诺贝尔奖？南极“冰立方”中微子天文台（以下简称冰立方）的答案是38年——从1988年那个“有点疯狂”的构想，到2026年诺奖加冕。

今年10月6日，诺贝尔物理学奖授予美国威斯康星大学麦迪逊分校教授弗朗西斯·哈尔岑，表彰他对冰立方的决定性贡献，以及他发现具有天体物理起源的高能中微子。

《每日经济新闻》记者（以下简称每经记者）注意到，半个多世纪以来，从马拉德射电望远镜到LIGO引力波天文台再到冰立方，与诺奖结缘的大科学装置名单一再加长。冰立方背后，一位中国科学家的身影引人注目——她就是李政道研究所长聘学者、“海铃”中微子望远镜首席科学家徐东莲。

她曾连续10年在哈尔岑团队投身冰立方，亲赴南极标定探测器，并获美国南极服务奖章。10月11日，她向包括每经记者在内的媒体记者回溯了冰立方从疯狂设想到诺奖加冕的漫长历程。冰立方在观测分辨率、天区覆盖与数据处理效率上的瓶颈，恰恰成为她回国发起“海铃计划”的起点。如今，海铃已被诺奖报告列入全球下一代中微子望远镜版图。

徐东莲透露，海铃2027年将建成一期，2035年体量将达冰立方的10倍。从南极冰到南海深水，中国正抓住下一个观测窗口。

诺奖报告把海铃列入全球下一代中微子望远镜版图 受访者供图

冰立方的38年：奖励的不只是发现，更是“造仪器”

“1988年，哈尔岑跟兰尔德一起发表文章。从一个有点疯狂的科研想法发展到今天，38年过去了。”徐东莲在分享中完整回溯了这条时间线。

这个周期可以拆解为三个阶段：概念到首串探测器入冰用了16年，首串到发现地外中微子用了9年，发现到诺奖又用了13年。

冰立方的诺奖，奖励的不仅是发现了什么，更是开创了一种全新的观测工具。诺奖报告明确指出，本次授奖既是为了表彰哈尔岑主导冰立方的建成，也是为了表彰发现来自地外的高能中微子。

徐东莲将其解读为，工具本身就是成果。“它开创了一种全新的观测高能中微子的科学工具。可以说，造仪器也是非常重要的。”

但冰立方的局限同样明显。她提供了一个直观类比：“在冰里面，光子多次散射，你要去重建的话，角度分辨率较差。在冰里面看到的世界，好像一个棉花糖，散射非常多，极点位置只对北天区灵敏。另外，受南极气候和后勤条件限制，每年只有两三个月施工窗口。”

更关键的是数据分析效率。“冰立方的数据量级，一年大约会有千亿个大气缪子、十万个大气中微子，而来自天体的中微子一年约两百个。”她说，“这个任务就相当于要在草垛里找一根针。”

徐东莲表示，传统的流程是要把全部数据传回北半球，一份传到美国麦迪逊总部，一份传到德国DESY研究所，全球科学家再进行离线分析。冰立方运行约两年后才发现首批地外高能中微子事件，科学家大量的时间要花在数据分析、统计验证、排除本底上。

冰立方的瓶颈，正是海铃的起点。

“海铃”加速驶向深海：2027年建成世界首个近赤道中微子望远镜，2035年体量将达冰立方10倍

徐东莲2018年回国后发起了海铃计划，试图找到更多解法。

海铃计划选址于南海约3500米深海处。徐东莲在分享中解释了深水的物理优势：“在水里面，散射很低，会比透过冰看得更清晰。同时，近赤道位置使地球自转能够带来全天区均匀的灵敏度。”

2027年建成10根探测串列的一期望远镜后，该望远镜将成为世界首个近赤道中微子望远镜。2035年目标建成千根阵列，体量达冰立方10倍。

她展示了面向下一代中微子望远镜的智能观测体系的架构：“我们要在芯片上部署轻量化的AI（人工智能）算法，直接在探测端去实时地理解、分辨海水里面看到的种种信号。判断这个（信号）看起来像一条鱼、像中微子，还是其他情况，把信号快速分辨好，然后回传到岸机上。”她补充称，深海探测器会漂移、摆动，传统人工标定效率极低，AI使得阵列能够边运行边校准。

“我们只要研发出一个仪器的一部分，都会拿到海里面试试看。因为在实验室工作不代表它在深海能工作，这个必须经过深海的考验。”徐东莲表示。如果海铃能在2035年开始产出数据，它的概念到发现周期有望比冰立方明显缩短，不是因为科学问题变简单了，而是技术条件和工程能力变了。徐东莲还提到，在国庆中秋假期的最新海试中，原计划12小时的施工仅用5小时完成，“这是令人无比振奋的”。