用 Codex 建立新的黑洞模擬
一位計算天文物理學家正探索已知宇宙的邊緣，同時致力於建構第一段黑洞動態影像。
「這些工具正在以非常根本的方式改變我們做科學的方法。」
研究宇宙的邊緣
黑洞存在於我們宇宙的邊緣，是天文學家難以研究的天體。它們不發光，也因距離太遠而無法直接拍攝——你需要一座地球大小的望遠鏡才能看見其中一個——而支配它們的物理定律也不總是符合我們目前的理解。
對計算天文物理學家 Chi-kwan「CK」Chan 來說，這些都不是新鮮事。亞利桑那大學教授 CK 已研究黑洞超過 20 年。2019 年，他參與了事件視界望遠鏡合作計畫，該計畫產生了第一張黑洞影像。今年，在美國國家科學基金會(在新視窗中開啟)的支持下，他們正在追求一個更有野心的目標：創造第一段黑洞動態影像。
CK 在基特峰國家天文台的亞利桑那電波天文台 12 米電波望遠鏡收集資料。
「黑洞原本是以理論為基礎。所以我們能夠觀測到它們，真的令人非常興奮。」—Chi-kwan「CK」Chan
若要理解缺少了什麼，就必須建立更好的模型：也就是描述物質在極端條件下如何行為的數學近似式。但這些方程式極其複雜。即使是最大的超級電腦也難以求解，而開發新方法可能需要多年的工作。因此，CK 轉向 Codex，協助加速這個過程。
「我要花十天才能想出十個新的近似方法。有了 Codex，幾分鐘內就能完成。」
CK 寫出一個近似式，供他的學生檢視。
CK 在亞利桑那大學為他的學生帶領小組討論。
CK 手寫的一個數學近似式。
新技術，新方法
由於黑洞距離地球如此遙遠，研究它們的唯一方法，就是測量落入其中的電漿。CK 建立電漿模擬，然後將其與望遠鏡收集到的觀測資料進行比較。「然而，這些模擬仍有不足，」CK 說。「當我們比較模擬與觀測時，會發現黑洞周圍的電漿密度非常低，因此我們其實不能把電漿近似為流體。」CK 能正確模擬它們的唯一方法，是追蹤個別電子和離子。「而那正是一個在計算上難以處理的問題。」
CK 運用 Codex，透過實作他撰寫的一項智慧體技能，尋找新的數值演算法，協助他建立更快速、更穩定的模擬。「有了 Codex，我們現在能自動發現新的座標轉換和演算法，讓這些計算加速 1000 倍。這讓我們能進行過去不可能做到的模擬。」
CK 仍必須實作並驗證 Codex 建立的每個近似式，但這種方法已加速他的工作流程，讓他能把更多時間專注在研究上。（深入了解黑洞及 CK 工作背後的科學。）
「長久以來，天文學家和科學家需要成為出色的開發者，才能解決我們的問題。AI 讓我們能重新專注於科學問題，而不是寫程式的部分。」
位於基特峰的亞利桑那電波天文台 12 米電波望遠鏡是事件視界望遠鏡網路中的十一座天文台之一。
Codex 協助 CK 審查科學程式碼，並找出統計與數值方法上的錯誤，幫助他產出更可靠的結果。
CK 在亞利桑那電波天文台 12 米電波望遠鏡的控制室內。
發現的未來
CK 和事件視界望遠鏡團隊目前正在收集黑洞資料；他們希望在 2027 年某個時候發布第一段動態影像。CCK 對未來可能的新發現充滿期待。「如果我們成功拍下這第一支黑洞影片，將開啟事件視界尺度時域黑洞天文物理學的新時代，」他說。「這將讓我們研究電漿在宇宙中某些最極端環境中的行為。」
「如果你對周遭世界感到好奇，你就會不斷尋找新的答案。而這就是我們學習的方式。這就是我們推進科技、推進文明的方式。」—Chi-kwan「CK」Chan
CK 與 Ram、Nayera 和 Hayden 在一起；他們是他在亞利桑那大學的三名學生，也參與黑洞資料分析和新模擬的建立。
「我來自香港一個草根家庭。所以能在黑洞研究的前沿工作，我真的覺得自己無比幸運。」—Chi-kwan「CK」Chan
「人類是探索者。而天文學是我們探索的終極前沿。所以，這是讓人類知識抵達宇宙邊緣的一種方式。」