Peneliti Mengembangkan AI yang Dapat Mendeteksi dan Mengklasifikasikan Galaksi

Peneliti di UC Santa Cruz telah mengembangkan Morpheus, sebuah program komputer yang dapat menganalisis piksel dalam data gambar astronomi. Kemudian, program tersebut dapat mengidentifikasi dan mengklasifikasikan semua galaksi dan bintang yang ada dalam set data besar yang berasal dari survei astronomi. 

Apa itu Morpheus 

Morpheus adalah kerangka kerja deep-learning yang terdiri dari berbagai teknologi kecerdasan buatan (AI) yang berbeda. Teknologi AI tersebut fokus pada aplikasi tertentu seperti pengenalan gambar dan suara.

Brant Robertson adalah profesor astronomi dan astrofisika. Ia bertanggung jawab atas Kelompok Penelitian Astrofisika Komputasi di UC Santa Cruz. Menurut Robertson, beberapa tugas yang biasanya dilakukan oleh astronom harus diotomatisasi. Hal ini karena ukuran set data astronomi terus meningkat. 

“Ada beberapa hal yang tidak dapat kita lakukan sebagai manusia, jadi kita harus menemukan cara untuk menggunakan komputer untuk menangani jumlah data yang sangat besar yang akan datang dalam beberapa tahun ke depan dari proyek survei astronomi besar,” katanya.

Ryan Hausen adalah mahasiswa pascasarjana ilmu komputer di Sekolah Teknik Baskin UCSC. Ia berkolaborasi dengan Anderson selama dua tahun terakhir untuk mengembangkan Morpheus. 

Hasil penelitian mereka dipublikasikan pada 12 Mei di Astrophysical Journal Supplement Series. Kode Morpheus juga akan dirilis ke publik dan akan ada demonstrasi online. 

Morfologi Galaksi

Astronom dapat mempelajari bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi melalui waktu dengan mengamati morfologi galaksi. 

Ada beberapa survei skala besar yang akan segera dilakukan yang akan menghasilkan jumlah data gambar yang sangat besar yang dapat digunakan. Salah satu survei tersebut adalah Survei Warisan Ruang dan Waktu (LSST), dan akan dilakukan di Observatorium Vera Rubin di Chili. 

Robertson telah secara aktif bekerja untuk menggunakan data tersebut untuk memahami pembentukan dan evolusi galaksi. 

Ketika LSST dilakukan, akan mengambil lebih dari 800 gambar panorama setiap malam dengan kamera 3,2 miliar piksel. Dua kali seminggu, LSST juga akan merekam seluruh langit yang terlihat. 

“Bayangkan jika Anda pergi ke astronom dan meminta mereka untuk mengklasifikasikan miliaran objek — bagaimana mereka bisa melakukannya? Sekarang kita akan dapat mengklasifikasikan objek-objek tersebut secara otomatis dan menggunakan informasi tersebut untuk mempelajari evolusi galaksi,” kata Robertson.

Teknologi Deep-Learning untuk Galaksi

Teknologi deep-learning telah digunakan oleh beberapa astronom untuk mengklasifikasikan galaksi, tetapi biasanya memerlukan algoritma pengenalan gambar yang ada untuk disesuaikan. Algoritma tersebut secara tradisional diberi gambar galaksi yang telah diedit.

Morpheus dikembangkan khusus untuk data gambar astronomi. Ia menggunakan data gambar asli, yang dalam format digital standar yang digunakan oleh astronom. 

Menurut Robertson, salah satu poin utama Morpheus adalah klasifikasi tingkat piksel.

“Dengan model lain, Anda harus tahu bahwa ada sesuatu di sana dan memberi model gambar, dan itu mengklasifikasikan galaksi secara keseluruhan sekaligus,” katanya. “Morpheus menemukan galaksi untuk Anda, dan melakukannya piksel per piksel, sehingga dapat menangani gambar yang sangat rumit, di mana Anda mungkin memiliki sferoid di sebelah disk. Untuk disk dengan tonjolan pusat, ia mengklasifikasikan tonjolan secara terpisah. Jadi itu sangat kuat.”

Peneliti menggunakan informasi dari studi 2015 untuk melatih algoritma deep-learning. Studi tersebut mengumpulkan data dan mengklasifikasikan sekitar 10.000 galaksi dalam gambar Teleskop Luar Angkasa Hubble dari survei CANDELS. Morpheus kemudian diterapkan pada data gambar dari Hubble Legacy Fields.

Setelah memproses gambar dari bagian langit, Morpheus kemudian menghasilkan set gambar baru dari area yang sama, dan mengkode warna semua objek berdasarkan morfologi. Objek astronomi dipisahkan dari latar belakang, dan mengidentifikasi bintang dan jenis galaksi yang berbeda. Program tersebut berjalan pada superkomputer lux USCS, di mana analisis piksel per piksel untuk seluruh set data dihasilkan dengan cepat. 

“Morpheus menyediakan deteksi dan klasifikasi morfologi objek astronomi pada tingkat granularitas yang tidak ada saat ini,” kata Hausen.

Pekerjaan yang dilakukan oleh peneliti didukung oleh NASA dan National Science Foundation.