باحثون يطورون الذكاء الاصطناعي القادر على الكشف عن تصنيف المجرات

قام باحثون في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، بتطوير برنامج كمبيوتر يسمى مورفيوس، وهو قادر على تحليل البكسل في بيانات الصور الفلكية. يمكنه بعد ذلك تحديد وتصنيف جميع المجرات والنجوم الموجودة في مجموعات بيانات كبيرة من مسوحات الفلك.

ما هو مورفيوس

مورفيوس هو إطار عميق للتعلم يتكون من تقنيات ذكاء اصطناعي مختلفة. تركز تقنيات الذكاء الاصطناعي على تطبيقات مثل التعرف على الصور والكلام.

برانت روبرتسون هو أستاذ فلك وفيزياء فلكية. وهو负责 مجموعة أبحاث الفلك الحاسوبي في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز. وفقًا لروبرتسون، هناك بعض المهام التي كانت تتم تقليديًا بواسطة الفلكيين تحتاج إلى آليّة. هذا لأن أحجام مجموعات بيانات الفلك تتزايد باستمرار.

قال روبرتسون: “هناك بعض الأشياء التي لا نستطيع القيام بها كبشر، لذلك يجب أن نجد طرقًا لاستخدام الكمبيوتر للتعامل مع كمية كبيرة من البيانات التي ستأتي في السنوات القليلة القادمة من مشاريع المسوحات الفلكية الكبيرة”.

ريان هاوزن هو طالب دراسات عليا في علوم الحاسوب في مدرسة هندسة باسكين في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز. وقد عمل مع أندرسون على مورفيوس خلال السنوات القليلة الماضية.

نشرت نتائجهم في 12 مايو في مجلة الملحق الفلكي. كما سيتم إصدار رمز مورفيوس للجمهور وستكون هناك عروض توضيحية عبر الإنترنت.

مورفولوجيا المجرات

يمكن للفلكيين معرفة كيف تتشكل المجرات وتتطور مع مرور الوقت من خلال ملاحظة مورفولوجيا المجرات.

هناك بعض المسوحات الكبيرة المخطط لها والتي ستولّد كميات هائلة من بيانات الصور التي يمكن استخدامها. واحدة من تلك المسوحات هي مسح التراث للفضاء والزمن، وسيتم إجراؤه في مرصد فيرا روبن في تشيلي.

يعمل روبرتسون بنشاط على وسائل استخدام البيانات لفهم تكوين وتطور المجرات.

عندما يتم إجراء مسح التراث للفضاء والزمن، سيتم التقاط أكثر من 800 صورة بانورامية في الليلة مع كاميرا تضم 3.2 مليار بكسل. كما سيتم تسجيل السماء المرئية بالكامل مرتين في الأسبوع.

قال روبرتسون: “تخيل لو سألت الفلكيين تصنيف مليارات الكائنات – كيف يمكنهم القيام بذلك؟ الآن سنكون قادرين على تصنيف تلك الكائنات تلقائيًا و sửة تلك المعلومات لتعلم تطور المجرات”.

تكنولوجيا التعلم العميق للمجرات

استخدم بعض الفلكيين تكنولوجيا التعلم العميق لتصنيف المجرات، ولكنها تتطلب عادةً تعديل خوارزميات التعرف على الصور الحالية. يتم تغذية الخوارزميات بشكل تقليدي بصور مجرات منقحة.

تم تطوير مورفيوس خصيصًا لبيانات الصور الفلكية. يستخدم البيانات الأصلية، وهي بالتنسيق الرقمي القياسي المستخدم من قبل الفلكيين.

وفقًا لروبرتسون، أحد النقاط الرئيسية لمورفيوس هي التصنيف على مستوى البكسل.

قال روبرتسون: “مع النماذج الأخرى، عليك أن تعرف شيئًا ما هناك وتغذي النموذج bằng صورة، وتصنف المجرة بأكملها في المرة الواحدة. مورفيوس يكتشف المجرات من أجلك، ويفعل ذلك بكسل بكسل، لذلك يمكنه التعامل مع صور معقدة جدًا، حيث قد يكون هناك مجرة كروية بجوار مجرة قرصية.对于 قرص مع بروز مركزي، يصنف البروز بشكل منفصل. لذلك فهو قوي جدًا”.

استخدم الباحثون المعلومات من دراسة عام 2015 لتدريب خوارزمية التعلم العميق. جمعت الدراسة البيانات وتصنيف حوالي 10,000 مجرة في صور تلسكوب هابل الفضائي من مسح كانديلز. ثم تم تطبيق مورفيوس على بيانات الصور من مجالات هابل الوراثية.

بعد معالجة صورة لجزء من السماء، يولد مورفيوس بعد ذلك مجموعة جديدة من الصور لنفس المنطقة، ويتلوّن جميع الكائنات حسب مورفولوجياها. يتم فصل الكائنات الفلكية عن الخلفية، ويتعرف على النجوم وأنواع المجرات المختلفة. يعمل البرنامج على كمبيوتر لوكس الفائق في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، حيث يتم توليد تحليل بكسل البكسل للبيانات الكاملة بسرعة.

قال هاوزن: “مورفيوس يوفر الكشف والتصنيف المورفولوجي للكائنات الفلكية بمستوى دقة لا وجود له حاليًا”.

دعم عمل الباحثين ناسا والمنحة الوطنية للعلوم.