كيف تساعد الذكاء الاصطناعي في رسم خرائط الكون

أصبح الذكاء الاصطناعي (AI) أداة حيوية لفهم العالم. الآن، مع عودة الاهتمام بالاستكشاف الفضائي، قد يفعل الشيء نفسه للعوالم الأخرى.

على الرغم من عقود من البحث، لا يزال العلماء لا يعرفون الكثير عن الكون ما وراء الغلاف الجوي للأرض. رسم خرائط للكواكب والنجوم والمجرات وحركاتها عبر الفضاء سيساعد، ولكن هذا كان تاريخياً مهمة صعبة. يجعل الذكاء الاصطناعي الأمور أسهل في عدة طرق.

1. تحديد الأجسام الفلكية

مع كون الكثير من الكون بعيداً جداً، غالباً ما يكون من الصعب تحديد ما هو ما. يمكن أن تساعد أنظمة الرؤية الآلية من خلال التمييز بين الأجسام الفلكية المختلفة عند القيام بذلك بالعين المجردة يكون غير موثوق.

قام باحثون في جامعة هاواي بتطوير نموذج الذكاء الاصطناعي الواعد لهذا الغرض في عام 2020. كان بإمكان شبكتهم العصبية تحديد المجرات بدقة 98.1% وبلغت دقة 97.8% و 96.6% للنجوم والنجوم الزائفة على التوالي. ونتيجة لذلك، تمكنوا من تجميع كتالوج يبلغ 300 غيغابايت من الأجسام الفلكية عبر ثلاثة أرباع السماء.

مع تقديم التلسكوبات والأقمار الصناعية لمزيد من لمحات الكون، يمكن أن تجعل الخوارزميات التصنيفية مثل هذه أكثر سهولة في تفسير البيانات. بمجرد أن يعرف العلماء ما يبحثون عنه، يمكنهم إجراء مزيد من البحث بدقة.

2. قياس المسافة

رسم خرائط الكون لا يتعلق فقط بمعرفة ما يوجد هناك. يجب على الباحثين أيضًا قياس المسافات بين الأجسام لفهم القياس والحركة عبر المجرات أو تخطيط رحلات الأقمار الصناعية أو المركبات الفضائية في المستقبل. يساعد الذكاء الاصطناعي في هذا المجال أيضا.

تتطلب حساب المسافة من خلال مراقبة النشاط الفلكي معادلات رياضية معقدة – النوع الذي يتقنه الذكاء الاصطناعي. حقق أحد الحلول دقة 76% في تحديد حجم المسافة بين السحب الجزيئية من خلال تحليل بيانات التلسكوب الراديوي. قاس آخر مدى بعده من انفجارات أشعة جاما من خلال مراقبة إشارات التلسكوب الأرضي.

توفر أدوات مثل هذه تقديرات أكثر موثوقية لمقياس وسرعة النشاط في الكون الأوسع. مع تحسين النماذج ببيانات إضافية، يمكن أن توفر معلومات أكثر أماناً للسفر الفضائي أو تقديم رؤى أفضل حول الأحداث مثل الانفجارات الشمسية أو المستعر الأعظم.

3. فهم سماء الماضي

يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا في رسم خرائط الكون من خلال تحليل الحركات الفلكية التاريخية. على الرغم من عدم وجود سجلات مفصلة حول السماء على مدار التاريخ، فإن معظم السماء المرئية هي في الواقع تمثيل للماضي بسبب الوقت الذي يستغرقه الضوء للوصول. ونتيجة لذلك، يمكن للعلماء استخدام الذكاء الاصطناعي لنمذجة وفهم الاتجاهات السابقة في الفضاء.

قام أحد الدراسات ببناء نموذج الذكاء الاصطناعي لإنشاء كتالوج يضم أكثر من 17,000 مجرة بالقرب من مجرة درب التبانة. نظرًا لأنها قامت بتحليل مناطق بعيدة جدًا عن الأرض، فإن المحاكاة الناتجة تعكس الماضي البعيد، وكشفت عن معلومات جديدة حول كيفية تحرك الأجسام الفلكية على مدى الألفيات. وشمل الخريطة الناتجة هياكل مادة مظلمة لم يكن العلماء على دراية بها من قبل.

تظهر مثل هذه الاكتشافات كيف تحركت المجرات وتأثرت ببعضها البعض على مدار التاريخ. وفهم ذلك هو مفتاح لفهم كيفية عمل الكون على نطاق أكبر.

4. التنبؤ بالتحولات المستقبلية

يمكن للذكاء الاصطناعي تقديم لمحات عن المستقبل أثناء تعلم الماضي. تم تطبيق نماذج التحليل التوقعي بالفعل على توقعات المبيعات وتحديد تفشي الأمراض، ويمكن أن يفعلوا الشيء نفسه للأحداث الفلكية الكبرى.

أظهر الحل الذكاء الاصطناعي الذي模ّل حركات المجرات التاريخية أن مجرة درب التبانة ومجرة اندروميدا تتحركان تجاه بعضهما البعض. مع بيانات إضافية ونموذج تنبؤي، قد يتمكن العلماء من تحديد وقت حدوث تصادم محتمل في المستقبل البعيد.

تكون التنبؤات التي يقودها الذكاء الاصطناعي مفيدة بشكل خاص على نطاق أصغر. يمكن أن تساعد التحليلات التوقعية الباحثين في توقع العواصف الشمسية أو حركة النيازك لمعرفة متى قد تكون هناك حاجة إلى اتخاذ إجراءات لمنع الضرر أو الانقطاع على الأرض.

5. إنشاء خرائط كوكبية دقيقة

تتبنى بعض أدوات الذكاء الاصطناعي نهجًا أضيق لرسم خرائط الكون. في حين أن فهم النجوم مهم، فإن إنشاء خرائط لسطح الكواكب قد يكون أكثر فائدة في المدى القصير، خاصة مع استئناف الاستكشاف الفضائي. تستخدم مركبات استكشاف المريخ التابعة لناسا الذكاء الاصطناعي للتنقل بالفعل، ويمكن أن تقدم تقنيات مماثلة مسوحات كوكبية دقيقة.

يعني إنشاء خريطة جيولوجية لكوكب بعيد الجمع بين كمية كبيرة من البيانات من مصادر مختلفة. يمكن أن يكون هذا تحديًا، يستغرق وقتًا طويلاً ويت остав يترك مجالًا كبيرًا للأخطاء. يمكن للذكاء الاصطناعي تجميع المعلومات لتشكيل مصدر موثوق به أسرع وأكثر دقة.

يمكن للتعلم الآلي العثور على اتجاهات وتركيبات في مجموعات بيانات ضخمة قد يغفل عنها البشر. ونتيجة لذلك، قد يكون قادرًا على تحديد الهياكل الجيولوجية التي قد يغفل عنها العلماء. يمكن أن تحول هذه الأدوات أيضًا مجموعة من البيانات المتنوعة إلى خريطة واحدة قابلة للاستخدام للمساعدة في الاستكشافات المستقبلية.

6. تسريع جداول رسم الخرائط

على مدى جميع التطبيقات، تسرع أدوات رسم الخرائط بالذكاء الاصطناعي الوقت اللازم لتحليل وفهم الكون. هذا مهم لأن الاكتشاف الأسرع يؤدي إلى تعزيز الابتكار ويجعل البحث الأعمق ممكنًا حتى في البيئات التي تفتقر إلى الوقت.

تسلط دراسة من قبل باحثين في اليابان الضوء على هذا الإمكانية. قام الفريق بتطوير محاكي بالذكاء الاصطناعي لنمذجة المجرات وتوزيع المادة المظلمة. استغرق الأمر ثانية واحدة فقط على جهاز كمبيوتر محمول لتشغيل المحاكاة عندما كان من المفترض أن يستغرق ذلك ساعات عديدة على جهاز كمبيوتر فائق. جاءت هذه السرعة بدون أي انخفاض في الدقة.

عندما تأخذ عمليات رسم الخرائط وقتًا أقل، يمكن للعلماء إجراء المزيد منها. ونتيجة لذلك، يمكن للمجتمع الفلكي الحصول على رؤى إضافية دون مشاريع باهظة التكلفة ومستهلكة للوقت التي قد تكون أكثر صعوبة في تأمين التمويل لها.

7. جعل البحث أكثر سهولة

كما يجعل الذكاء الاصطناعي مثل هذا البحث ممكنًا لمجموعة أكبر من الناس. مع تقلص الجداول الزمنية، تقلل التكاليف المرتبطة بها. تعني هذه التحسينات أن الشركات الصغيرة أو الباحثين أقل تمويلًا يمكنهم المشاركة في نفس نوع الدراسة.

يمكن أن تكلّف مسوحات الفلك التقليدية مليارات الدولارات لكل منها – أكثر مما يمكن للعديد من الشركات أو المؤسسات التعليمية تحمله. يقلل الذكاء الاصطناعي من هذه النفقات بطرق عديدة. الأكثر وضوحًا هو أنّه يقلل من الوقت اللازم لإجراء مثل هذا البحث، ولكن فوائده تتجاوز ذلك.

يمكن للنماذج التعلمية المعقدة تقديم نتائج مقبولة مع كمية أقل من البيانات، مما يقلل من التكاليف المرتبطة بها. تصبح الخوارزميات الجاهزة متاحة على نطاق أوسع مع نمو هذه التكنولوجيا، مما يقلل من المصاريف التكنولوجية ووقت تدريب النموذج. سيتسبب الاتجاهات مثل هذه في ديمقراطية رسم خرائط الفضاء، مما يؤدي إلى تنوع أكبر في الدراسات، مما يؤدي إلى تعزيز الابتكار.

الذكاء الاصطناعي يكشف عن أسرار الكون

يجب على العلماء رسم خرائط الكون بدقة أكبر من أجل إطلاق موجة الاستكشاف الفضائي التالية. يمكن أن يكون الذكاء الاصطناعي هو المفتاح لهذا المشروع.

لقد أدى الذكاء الاصطناعي بالفعل إلى تحسينات مثيرة على مدار جسم كبير من أبحاث الفلك. سيصبح الأمر أفضل مع تبني المزيد من الفرق للتكنولوجيا – ست trở更加 واضحة والمعلومات ذات الصلة ستنمو. يمكن أن يكون التعلم الآلي محفزًا للسباق الفضائي الثاني في هذا الاتجاه.