第四单元 第4课《人工智能与天文学》课件【清华版】人工智能通识（ 中学）

第四单元 第4课 人工智能与天文学 清华版（中学） 通 1 学习目标 3 新知讲解 5 拓展延伸 7 板书设计 2 新知导入 4 课堂练习 6 课堂总结 课后作业 8 01 教学目标 （1）了解天文学发展历程及人工智能在处理天文大数据中的重要作用。 （2）认识人工智能在天文学中的应用场景和技术方法。 02 新知导入 02 新知导入 AI的变革性作用?? 机器学习通过高效处理图像、光谱等数据，助力天体分类、引力波探测等研究，推动天文学进入智能分析时代。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 1、人类对宇宙的永恒追问?? 从屈原的《天问》到现代天文学，人类对宇宙的探索欲望跨越千年。 上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，谁能极之？”———屈原《天问》 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 2、古代天文学的朴素起源?? 古代人没有观测工具，只能肉眼观察星象，将星辰变化刻在石壁竹签上，由此积累经验编制星图、占星术等原始天文知识体系。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 3、东西方天文学的奠基?? 中国的《甘石星经》是世界最早天文学著作，西方古希腊希帕克斯精确记录日月运动，编制首个综合性星表。 《甘石星经》片段 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 4、观测技术的代际跃迁?? 从肉眼观测到精密仪器，数据获取能力提升推动天文学从经验描述转向定量分析。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 5、望远镜的发明与改进?? 1608年荷兰人发明望远镜，1609年伽利略改进并首次用于天文观测，开创了现代天文学的新纪元。 伽利略和他的天文望远镜 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 伽利略（1564-1642）??：意大利天文学家、物理学家，近代实验科学奠基人，以改进望远镜、支持日心说和自由落体实验闻名，被誉为“现代科学之父”。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 6、望远镜的革命性发现?? 伽利略通过望远镜观测月球，发现其表面存在山脉和陨石坑，颠覆了“月球完美无瑕”的传统认知，奠定了望远镜在天文研究中的核心地位。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 7、多波段望远镜的技术革新?? 为突破可见光局限，人类开发射电、红外、紫外等望远镜，实现全波段宇宙观测，还将望远镜送入太空，如哈勃望远镜和詹姆斯?韦伯望远镜。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 8、 巨型望远镜的工程突破?? 通过增大望远镜口径与规避大气干扰，来捕捉更遥远微弱的天体信号，如欧洲极大望远镜主镜直径 39 米，中国射电望远镜 “天眼” 口径 500 米。 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 9、天文学的大数据挑战?? 中国天眼每天产生的数据量高达150TB，哈勃空间望远镜每年能产生数万亿字节的蕴含着丰富的宇宙信息的数据，传统分析方法面临效率与精度双重瓶颈。 哈勃望远镜发现130亿光年外的星系 03 新知讲解 1 天文学的发展与面临的挑战 10、AI驱动的天文研究变革?? 机器学习（如卷积神经网络）高效处理海量数据，助力天体分类、引力波探测等，推动天文学进入智能时代。 03 新知讲解 2 人工智能在天文学中的应用 1、干扰检测：监控天文望远镜工作状态 荷兰科学家利用“变分自编码器”将射电望远镜数据映射到二维空间，通过数据偏移检测设备异常，实现实时故障预警。 03 新知讲解 2 人工智能在天文学中的应用 1、干扰检测：射频干扰挑战 人类活动产生的射频干扰（如通信信号）严重干扰射电望远镜对微弱太空信号的捕捉，若不滤除将导致观测失效。 03 新知讲解 2 人工智能在天文学中的应用 1、干扰检测：AI驱动的干扰检测技术?? 2019年研究通过“全卷积网络”识别射电数据中的干扰特征（如特定频段异常），实现高效噪声滤除，保障观测精度。 用深度卷积神经网络检测射电频率干扰 03 新知讲解 2 人工智能在天文学中 ... ...