本文来自微信公众号： 中国国家天文 ，编辑：怀尘，作者：李楠
大数据天文学时代来临，海量观测数据亟待破解。公众科学通过创新技术赋能与场景拓展，正成为全民参与宇宙探索的新范式，中国天文事业将借此开启“人人都能做天文”的普惠时代。
/大数据天文学时代和公众科学
科学一直被认为是人类智慧金字塔尖的明珠，科学探索则被认为是人类中最聪明的那群人才能胜任的事业。阿基米德、哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦这些如雷贯耳的名字，留下了无数让我们耳熟能详的故事。这些故事激励着一代又一代仰望星空的人们脚踏实地，推动着科学的进步。
大众的刻板印象是：科学探索距离现实生活是很遥远的，普通人只能享受科技发展带来的成果，科学探索甚至发现则是那些科学家们的工作。但是随着大数据时代的到来，一切都有了变化。天文学中的大尺度巡天设备（例如欧盟的Euclid、美国的LSST和中国的CSST项目）会带来数百PB（PetaByte，1PB等于1024TB）的观测数据，使得科学家们在浩瀚的数据海洋中寻找自己感兴趣的研究对象变得十分困难。
为了解决科学家们在大数据时代所面临的问题，经过多年的实践，人们选择了机器学习（Machine Learning）和公众科学（Citizen Science）两个方法。机器学习的方法就是通过应用最新的机器学习的算法帮助科学家实现数据处理的自动化和高速化。公众科学是指通过合理地设计用户界面，让大众参与到海量科学数据的处理中来。这个过程不需要志愿者有很多的数学物理背景，只需要志愿者通过数据的可视化和软件的互动操作来实现科学数据预处理的“并行化”。然后，专业的科学家们会对预处理的数据进行更进一步分析来得到相应的科学成果。由于人脑在灵活性上要远超目前机器学习的算法，所以公众科学不但能在某种程度上独立地解决大数据问题，而且还可以与机器学习的方法结合起来，让科研工作变得更加高效灵活。
/我国的天文公众科学发展现状
公众科学的定义是：不以科学研究为职业的科学爱好者（citizens）通过脑力劳动为科学研究做出贡献的活动。简单来说，公众科学是专业科研人员和业余爱好者之间的一种合作。此类合作包括且不限于：协同观测、数据分析、分布式计算、民众科学家主导的问询等等。
随着互联网技术的突飞猛进，数据的共享和传输变得越来越便捷，今天的公众科学可以说迎来了一个黄金时代。几乎在各个科学领域里都有公众科学的身影。其中最具代表性的项目之一是宇宙动物园（www.zooniverse.org），涵盖的范围比较广，包括动物学、植物学、天文学、古生物学以及文学等等，成果颇丰，相当一部分成果已经发表在国际主流科学期刊上。
我国的天文公众科学事业起步相对较晚，但是发展非常迅猛。早期的超新星查找（nadc.china-vo.org/psp/）项目成功地探索了天文公众科学的发展路径，相关成果也发表在了Nature和ApJ等顶级天体物理学杂志上。后来的引力透镜查找项目、星系迷宫、星系动物园等项目的上线，象征着我国天文公众科学事业从单打独斗向项目队列化和矩阵化演变。
2025年，大连举办的首届天文公众科学大会发布了我国首个公众科学平台（nadc.china-vo.org），标志着我国天文公众科学已经全面实现破冰。
目前，平台已发布项目9个，在开发项目5个，合作团队包括专业的科学工作者、科普工作者、教育工作者以及大量的天文爱好者和中小学生。平台入口包括网页端入口、展厅展示器、以及移动端入口，这是面向移动互联网时代的一次创新型尝试。
公众科学最具代表性的项目：星系动物园，涵盖范围广，包括动物、植物、天文、古生物、文学、历史等，成果颇丰，相当一部分成果已经发表在国际主流科学期刊上。
/公众科学未来的几点思考
本次大会在汇报进展和发布平台的同时，也探讨了未来天文公众科学的发展方向，聚焦新技术赋能、新场景创新和新挑战应对三个方面，来自不同领域的专家开展了充分深入的讨论。具体如下。
【新技术赋能】
目前最火热的前沿技术之一便是AI技术，如何利用AI技术赋能公众科学，成了本次会议最先讨论的课题。
一方面，AI技术可赋能平台管理和推荐系统，例如，根据用户以往的参与和贡献历史，平台可以借助AI技术完成对用户的精准画像，从而推荐用户感兴趣且擅长的公众科学项目，这样既提高了公众科学项目中用户贡献的可靠性，也提高了用户的留存度，实现了项目和用户互相促进的良性循环。另一方面，AI技术可以作为用户参与公众科学项目的互动工具之一，例如，用户参与图像分类型项目时，平台可提供一个AI智能体，这样用户就可以在参与项目的同时训练一个具备自己特性的智能体，此后用户可使用此智能体完成同类项目。随着智能体的应用，用户可根据反馈了解自己的短板，从而有针对性地改进，而智能体也可以根据用户参与更多的项目而不断丰富功能。如此一来，让每个人都能使用人工智能工具开展天文学研究不再是一句空话。虚拟/增强/混合现实（AR/VR/MR/XR）技术的普及将给人机交互带来全新的可能性，例如，虚拟现实头盔将让用户有更真实的沉浸体验，增强现实眼镜则可以帮助用户更实时地参与到公众科学项目中来，充分利用碎片化时间。但新技术与公众科学项目以有利于用户的方式进行有机融合还需要天文学家、计算机专家、UI设计专家之间的深入合作研究。
【新场景创新】
天文公众科学新场景拓展包括广域和深度两个维度。广域拓展包括：
1.参与者和项目交互方式的复杂化和多样化，例如公众科学项目的游戏化，而不是简单的看图打标签。
2.参与者从数据分析者变成数据贡献者，例如天文学家给出一个观测目标，有条件的参与者可以使用自己的设备对该目标进行观测并提交数据，这种方式对天体的时域后随观测及提高时间分辨率颇为有效。
公众科学的深度拓展是指参与者对科研过程的更深入参与。包括：
1.拓展科学家和参与者的交流深度，从科学家预设问题、参与者回答问题，转变成参与者和科学家的互动交流，这样参与者不但是数据处理的一环，也变成了科学研究的一环，这可帮助科学家更全面地审视自己的研究课题。例如星系动物园中“汉尼天体”的发现就是此类案例的典范：参与者发现奇异天体后对天文学家进行咨询，发现这是一个全新的天文现象后，天文学家和参与者一起开展科研并成功发表科研论文。
2.参与者向项目贡献方式更加深入，例如使用科学家发布的工具进行分布式计算和数据分析，而不是之前用户通过交互界面进行简单的问答。这类项目目前还没有典型代表，主要难点是如何设计用户界面来降低专业科研工具的使用门槛，从而让参与者无痛使用其开展科学研究。
我国天文公众科学的发展可以说是机遇与挑战并重，机遇是指完善的互联网基础设施、大量的高素质潜在用户和海量的天文数据。而挑战则在于宣传和发展，具体而言是如何扩大用户受众保证参与机会平等和可持续发展。
其中，参与机遇平等的核心是把公众科学的理念和项目从发达地区推广到欠发达地区，天文学天然的科普属性是下沉推广的优秀载体，而移动互联网的普及更为推广公众科学铺平了道路。因此，接下来如何动员各级教育部门、天文馆和科技馆等科普部门一起加大下沉市场的推广力度，是我们解决挑战抓住机遇的重中之重。此外，开发者的权益保护是公众科学发展到一定程度后不可回避的问题。本次大会还发布了项目构建模板和开放开发平台，这给公众科学的项目建设提供了空前的便利。但是，对开发者的权益保护和成果激励以实现公众科学的可持续发展，是接下来必须深入探讨的课题，此处可参考软件开源社区的成功经验。参与者的隐私和权益保护同等重要，其中隐私保护保证了用户在参与公众科学项目时不用担心个人信息被滥用，这在业界有成功的经验参考；权益保护则可激励参与者持续参与公众科学项目的积极性，并愿意进一步吸引新用户加入，这还是个开放性的课题，需要进一步的研究讨论。
/总结和展望
天文学的发展和人类文明的发展息息相关，古代天文学带来了历法，引领人类步入了农业文明，近代天文学带来了伟大的科技革命，带领人类步入了工业文明，现代天文学帮助人类对宇宙和自身的认知有了更深刻的认知，激励着人类努力走向星辰大海。大数据天文学时代给天文学研究带来了空前的机遇和挑战，机遇是前所未有的多样性和完备性的天体将极大拓展我们对宇宙的认知边界，而挑战则是如何应对数据洪流，从而高效地提取有效信息。公众科学是解决海量数据挖掘的有效方法之一，国际上已有Zoo Universe这样的成功案例，而国内的NADC天文公众科学平台也已完成破冰。如何利用新技术、面向新场景、解决新挑战，从而更好地发展公众科学，成为接下来必须探讨研究的问题。相关问题属于自然科学、系统工程、社会科学的交叉学科范畴，需要各界同仁竭诚合作方能解决。
希望大家一起努力，突破我国天文公众科学发展中所遇到的挑战，最终实现“让每个人更好地享受探索宇宙的乐趣”这一梦想。
——节选自《中国国家天文》11月刊