Astronomer anvender kunstig intelligens til at opdage og klassificere galakser

En forskergruppe af astronomer, hvoraf de fleste kommer fra National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), anvender nu kunstig intelligens (AI) til ultra-wide field-of-view billeder af universet, som er optaget af Subaru-teleskopet. Gruppen har formået at opnå en høj nøjagtighed ved at finde og klassificere spiralgalakser i disse billeder.

Denne teknik anvendes sammen med borgervidenskab, og de to forventes at føre til flere opdagelser i fremtiden.

Forskerne anvendte en deep-learning-teknik for at klassificere galakser i en stor dataset af billeder, som var erhvervet gennem Subaru-teleskopet. Takket være dets ekstremt høje følsomhed har teleskopet registreret omkring 560.000 galakser på billederne.

Subaru-teleskopet er vigtigt, da opgaven med at identificere så mange galakser med blot menneskeligt øje for morfologisk klassificering ville være næsten umulig. Takket være AI kunne holdet bearbejde informationen uden menneskelig indgriben.

Arbejdet blev offentliggjort i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Automatiserede bearbejdningsteknikker

Fra 2012 har verden set en hurtig udvikling af automatiserede bearbejdningsteknikker for udtrækning og vurdering af funktioner med deep-learning-algoritmer. Disse er ofte langt mere nøjagtige end mennesker og findes i selvstændige køretøjer, sikkerhedskameraer og andre anvendelser.

Dr. Ken-ichi Tadaki er en projektassistentprofessor ved NAOJ. Han står bag idéen om, at hvis AI kan klassificere billeder af katte og hunde, er der ingen grund til, at det ikke også kan identificere og skelne mellem “galakser med spiralpatroner” og “galakser uden spiralpatroner”.

Gennem brug af træningsdata forberedt af mennesker kunne AI med succes klassificere galaksemorfologierne med en nøjagtighed på 97,5%. Efter at være blevet anvendt på det fulde datasæt kunne AI identificere spiraler i omkring 80.000 galakser.

https://www.youtube.com/watch?v=fsNBG6Vsx8w

Borgervidenskabsprojekt

Da den nye teknik var effektiv til at identificere galakserne, kan gruppen nu bruge den til at klassificere galakser i mere detaljerede klasser. Dette vil blive gjort ved at træne AI på mange galakser, som er klassificeret af mennesker.

NAOJ driver et nyt borgervidenskabsprojekt kaldet “GALAXY CRUISE”, som afhænger af, at borgere undersøger galaksebilleder, som er taget med Subaru-teleskopet. Borgere søger herefter efter funktioner, der antyder, at galaksen enten er i færd med at fusionere eller kollidere med en anden galakse.

Associate Professor Masayuki Tanaka er rådgiver for “GALAXY CRUISE” og tror stærkt på studiet af galakser gennem kunstig intelligens.

“Subaru Strategic Program er en meget stor mængde data, der indeholder et næsten uendeligt antal galakser. Videnskabeligt set er det meget interessant at tackle sådan en stor mængde data med en samarbejdende indsats mellem borgerastronomer og maskiner,” siger Tanaka. “Ved at anvende deep-learning oven på klassificeringerne, som er lavet af borgervidenskabsfolk i GALAXY CRUISE, er der gode chancer for, at vi kan finde et stort antal kollidende og fusionerende galakser.”

Den nye teknik, som er udviklet af gruppen af astronomer, har store implikationer for feltet. Det er endnu et eksempel på, hvordan kunstig intelligens ikke blot vil ændre livet på vores planet, men også hjælpe os med at udvide vores viden ud over.