Investigadores Desarrollan IA Capaz de Detectar y Clasificar Galaxias

Los investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz han desarrollado Morpheus, un programa de computadora que puede analizar los píxeles en los datos de imágenes astronómicas. Luego, puede identificar y clasificar todas las galaxias y estrellas que existen en grandes conjuntos de datos que provienen de encuestas astronómicas.

¿Qué es Morpheus

Morpheus es un marco de aprendizaje profundo que consiste en diversas tecnologías de inteligencia artificial (IA). Las tecnologías de IA se centran en ciertas aplicaciones como el reconocimiento de imágenes y voz.

Brant Robertson es profesor de astronomía y astrofísica. Está a cargo del Grupo de Investigación de Astrofísica Computacional en la Universidad de California en Santa Cruz. Según Robertson, ciertas tareas que tradicionalmente realizaban los astrónomos necesitan ser automatizadas. Esto se debe a que los tamaños de los conjuntos de datos astronómicos están aumentando constantemente.

“Hay algunas cosas que simplemente no podemos hacer como humanos, así que tenemos que encontrar formas de usar computadoras para lidiar con la enorme cantidad de datos que llegará en los próximos años de grandes proyectos de encuestas astronómicas”, dijo.

Ryan Hausen es un estudiante de posgrado en ciencias de la computación en la Escuela de Ingeniería Baskin de la UCSC. Colaboró en Morpheus con Anderson durante los últimos dos años.

Sus resultados se publicaron el 12 de mayo en la Suplemento de la Revista Astronómica Astrofísica. El código de Morpheus también se lanzará al público y habrá demostraciones en línea.

Morfologías de Galaxias

Los astrónomos pueden aprender cómo se forman y evolucionan las galaxias a lo largo del tiempo observando las morfologías de las galaxias.

Hay algunas encuestas a gran escala que se llevarán a cabo y generarán grandes cantidades de datos de imágenes que se pueden utilizar. Una de esas encuestas es la Encuesta de Legado del Espacio y el Tiempo (LSST), y se realizará en el Observatorio Vera Rubin en Chile.

Robertson ha estado trabajando activamente en formas de utilizar los datos para comprender mejor la formación y evolución de las galaxias.

Cuando se realice la LSST, tomará más de 800 imágenes panorámicas por noche con una cámara de 3.2 mil millones de píxeles. Dos veces a la semana, la LSST también grabará el cielo visible completo.

“Imagina si fueras a los astrónomos y les pedirás que clasifiquen miles de millones de objetos: ¿cómo podrían hacerlo? Ahora podremos clasificar automáticamente esos objetos y usar esa información para aprender sobre la evolución de las galaxias”, dijo Robertson.

Tecnología de Aprendizaje Profundo para Galaxias

La tecnología de aprendizaje profundo ha sido utilizada por algunos astrónomos para clasificar galaxias, pero generalmente requiere que los algoritmos de reconocimiento de imágenes existentes se adapten. Los algoritmos tradicionalmente se alimentan con imágenes curadas de galaxias.

Morpheus se desarrolló específicamente para datos de imágenes astronómicas. Utiliza los datos de imágenes originales, que están en el formato digital estándar utilizado por los astrónomos.

Según Robertson, uno de los puntos principales de Morpheus es la clasificación a nivel de píxel.

“Con otros modelos, tienes que saber que algo está allí y alimentar el modelo con una imagen, y clasifica toda la galaxia de una vez”, dijo. “Morpheus descubre las galaxias para ti, y lo hace píxel por píxel, así que puede manejar imágenes muy complicadas, donde podrías tener un esferoide al lado de un disco. Para un disco con un bulbo central, clasifica el bulbo por separado. Así que es muy poderoso”.

Los investigadores utilizaron información de un estudio de 2015 para entrenar el algoritmo de aprendizaje profundo. El estudio recopiló datos y clasificó alrededor de 10,000 galaxias en imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la encuesta CANDELS. Luego, Morpheus se aplicó a los datos de imágenes de los Campos de Legado de Hubble.

Después de procesar una imagen de una parte del cielo, Morpheus genera un nuevo conjunto de imágenes de la misma área, y codifica por colores todos los objetos según su morfología. Los objetos astronómicos se separan del fondo, e identifica estrellas y diferentes tipos de galaxias. El programa se ejecuta en el supercomputador lux de la UCSC, donde se genera rápidamente un análisis píxel por píxel para todo el conjunto de datos.

“Morpheus proporciona detección y clasificación morfológica de objetos astronómicos a un nivel de granularidad que no existe actualmente”, dijo Hausen.

El trabajo completado por los investigadores fue apoyado por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencia.