A mesterséges intelligencia űrrégészettel foglalkozik: a Hubble 35 évnyi, 48 óra alatt beolvasott adata 1.300 rejtélyt tárt fel

A számítási teljesítmény egy olyan demonstrációjaként, amely újraértelmezi a csillagászati ​​kutatások határait, egy mesterséges intelligencia rendszer mindössze két és fél nap alatt elérte azt, ami a tudományos közösségnek évtizedeknyi manuális munkájába került volna: a Hubble űrteleszkóp teljes 35 éves archívumának áttekintése több mint 1.300 ritka vagy anomáliás kozmikus objektum azonosítása érdekében. Az Európai Űrügynökség (ESA) kutatói, David O'Ryan és Pablo Gómez vezetésével, kifejlesztették és alkalmazták a neurális hálózatot AnomáliaEgyezés a Hubble Örökség Archívumába, amely a teleszkóp felbocsátása óta összegyűlt közel 100 millió kép első szisztematikus és átfogó szingularitás-keresését végezte el. Az eredményeket hétfőn tették közzé a folyóiratban. Csillagászat és asztrofizikaEgy szem elől elrejtett univerzumot tárnak fel: ezen anomáliák nagy részét soha nem dokumentálták a tudományos szakirodalomban, ami azt bizonyítja, hogy még a történelem legalaposabban vizsgált adatai is titkokat rejtenek, ha a megfelelő "szemmel" nézzük őket.

A láthatatlan kincs a nyilvános archívumban

A felfedezés nagysága nemcsak az elemzés sebességében rejlik, hanem a leletek természetében is. Három és fél évtizede több ezer csillagász tanulmányozta a Hubble képeit, és több tízezer publikációt tettek közzé. papírokÉsszerűen feltételezték, hogy a legfényesebb, legfurcsább vagy legnyilvánvalóbb tárgyakat már katalogizálták. Azonban Az észlelt rendellenességek 65%-a AnomáliaEgyezés Nem volt korábbi hivatkozásuk csillagászati ​​adatbázisokban Ez azt jelenti, hogy több száz egyedi asztrofizikai jelenség „rejtve” van nyilvános szervereken, arra várva, hogy egy gép végtelen türelmével rendelkező eszköz napvilágra hozza őket.

A feltárt ritkaságok között a katalógus tartalmazza 138 új gravitációs lencsehatásra utaló jelöltEzek olyan jelenségek, ahol az előtérben lévő galaxis tömege meggörbíti a téridő szövetét, kozmikus nagyítóként viselkedve, amely a távoli objektumok fényét tökéletes ívekké és gyűrűkké torzítja. Ezek kulcsfontosságú természetes laboratóriumok a sötét anyag és az univerzum tágulásának tanulmányozásához. Továbbá a mesterséges intelligencia azonosította 417 korábban ismeretlen galaxis-összeolvadás, megörökítve a csillagütközések erőszakos balettjét az interakció különböző szakaszaiban, és 18 "medúza galaxis", lenyűgöző képződmények, ahol az intergalaktikus gáz nyomása letépi a csillagok anyagának csápjait, miközben a galaxis átszáguld egy halmazon.

Hamburgerek, pillangók és a besorolhatatlanok

A mesterséges intelligencia szokatlan morfológiák észlelésére való képessége olyan objektumok felfedezéséhez vezetett, amelyek meghazudtolják a szabványos leírásokat. A csapat protoplanetáris korongokat figyelt meg, amelyek élükről láthatók, és a központi síkjukban lévő por általi fényelnyelés miatt vizuálisan kozmikus "hamburgerekre" vagy a csillagos háttér előtt kirajzolódó sötét pillangókra hasonlítanak. Két ritka ütköző gyűrűs galaxist is dokumentáltak, amelyek akkor keletkeznek, amikor egy kis galaxis áthalad egy nagyobb középpontján, csillagkeletkezési lökéshullámot hozva létre, hasonlóan a tó fodrozódásához.

De talán az elméleti fizika számára a legígéretesebb dolog a következők halmaza: több tucat olyan objektum, amely teljesen meghazudtolta a meglévő osztályozási sémákat Ezek a „tiszta” anomáliák nem illenek a spirális, elliptikus vagy szabálytalan galaxisok kategóriájába, és nem is tűnnek műszeres műtárgyaknak. Lényegében valódi rejtélyek, amelyeket olyan távcsövekkel kell megvizsgálni, mint a James Webb, hogy megállapítsuk, vajon az égitestek új osztályait képviselik-e, vagy rendkívül rövid és ritka evolúciós fázisokat, amelyeket eddig még soha nem voltunk elég szerencsések megörökíteni és azonosítani.

Az emberi léptékű válság megoldása

O'Ryan és Gomez kutatása a modern csillagászat egy alapvető szűk keresztmetszetét célozza meg: a térfogatproblémát. Míg az emberi tudósok kiválóan teljesítenek a kvalitatív elemzésben – vagyis abban, hogy megértsék, mi is valójában, ha egyszer látják –, biológiailag képtelenek fenntartani azt a figyelmet, amely ahhoz szükséges, hogy több millió képet áttekintsenek anélkül, hogy a fáradtság miatt hibákat vétsenek. Az olyan civil tudományos projektek, mint a Galaxy Zoo, megpróbálták ezt enyhíteni azzal, hogy több ezer önkéntesre bízták a feladatot, de még a közvélemény lelkesedésének is vannak határai, amikor exponenciálisan növekvő archívumokkal szembesülnek.

AnomáliaEgyezés Ezt egy hibrid megközelítéssel oldják meg, félig felügyelt és aktív tanulás A hagyományos algoritmusokkal ellentétben, amelyek csak azt keresik, amire betanították őket (pl. „macskákat találni”), ezt a neurális hálózatot arra képezték ki, hogy felismerje a csillagászati ​​adatok normál szerkezetét, és jelöljön meg mindent, ami eltér ettől a mintától. Továbbá beépített egy visszacsatolási hurkot, amelyben emberi szakértők validálták a kezdeti eredményeket, „megtanítva” a rendszert arra, hogy különbséget tegyen egy valódi asztrofizikai anomália és egy egyszerű kameraérzékelő-hiba vagy egy a detektort becsapó kozmikus sugárzás között.

Főpróba az adatáradathoz

Ennek az eszköznek a Hubble archívumban való sikeres megvalósítása valójában a közvetlen jövőre való felkészülés. A csillagászat a „Nagy Felmérési Obszervatóriumok” korszakába lép. Az ESA 2023-ban indított Euklidesz missziója már több milliárd galaxist térképez fel; a hamarosan induló Vera C. Rubin Obszervatórium néhány éjszakánként filmet készít majd a déli félteke égboltjáról, több mint 60 petabájt adatot gyűjtve össze egy évtized alatt. A NASA 2027-re tervezett Nancy Grace római űrteleszkópjának látótere százszor nagyobb lesz, mint a Hubble-é, így az emberi elme számára felfoghatatlanul gazdag csillagképeket tárhat elénk.

Ebben az összefüggésben olyan eszközök, mint pl AnomáliaEgyezés Megszűnnek kuriózumok lenni, és kritikus infrastruktúrává válnak. Mesterséges intelligencia nélkül, amely valós időben szűri az adatáradatot, A potenciális felfedezések túlnyomó többsége továbbra is merevlemezeken archiválva maradna, láthatatlanul és elfeledetten.Az ESA csapatának sikere azt mutatja, hogy a mesterséges intelligencia nem helyettesíti a csillagászt, hanem egy ultragyors szitaként működik, elválasztva a búzát az ocsútól, hogy az emberek arra fordíthassák az idejüket, amiben a legjobbak: a lehetetlen fizikájának értelmezésére.