恒星耀发是恒星大气中磁场能量的快速释放过程,对于理解恒星结构、演化、磁活动以及探索系外宜居行星和外星生命意义重大。然而,目前通过观测获得的耀发样本数量有限,难以满足全面深入的研究需求。准确预测恒星耀发时间成为天文学研究的重要任务。与相对容易预测的太阳耀斑不同,恒星耀发预测主要依赖光变曲线。光变曲线不仅常存在数据缺失问题,而且不同恒星、同一恒星在不同时期的光变曲线变化趋势差异极大,这些复杂因素给预测工作带来诸多挑战。

中国科学院自动化研究所携手国家天文台,基于一站式智能科研平台ScienceOne,联合开发了天文耀发预测大模型FLARE(Forecasting Light-curve-based Astronomical Records via features Ensemble)。该模型能精准预测恒星耀发事件,为天文学研究提供了全新的有力工具,展示了“AI+科学在天文领域的巨大潜力。

研究发现,恒星的物理属性(如年龄、自转速度、质量等)以及历史耀发记录,与恒星耀发存在显著关联。FLARE通过独特的软提示模块(Soft Prompt Module)和残差记录融合模块(Residual Record Fusion Module),有效整合了恒星的物理属性和历史耀发记录,提升了对光变曲线特征的提取能力,进而提高了耀发预测的准确性。

研究团队使用7160颗恒星的高精度光变曲线数据进行实验,FLARE模型在准确率、F1值、召回率、精度等多项评估指标上表现优异,准确率超过70%,显著优于其他模型,如多层感知器(MLPs)、循环神经网络(RNNs)、卷积神经网络(CNNs)、图神经网络(GNNs)、Transformer以及基于预训练语言大模型的时间序列分析方法。

此外,FLARE展现出很强的适应性,能够根据不同恒星的光变曲线变化模式,准确预测耀发事件,即使是同一恒星不同变化模式的光变曲线,也能实现精准预测。

FLARE有望在天文研究中发挥更大作用,协助科学家们探索更多宇宙奥秘。相关研究论文已被人工智能领域国际顶级会议IJCAI 2025录用。

图1.天文耀发预测大模型FLARE的整体结构图

图2. FLARE模型对多个样本的耀发预测结果

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